(57)【要約】【課題】例えば内燃機関の始動時などにおいて、安定した性状の燃料を内燃機関に供給する。【解決手段】内燃機関の制御装置は、ガソリンとエタノールとの混合燃料を貯蔵する燃料タンク４１０を備えたエンジン１００を制御する。この制御装置は、燃料タンク４１０内で混合燃料が相分離することにより発生する水−エタノール相９１ｂを燃料タンク４１０から排出するポンプ７３、排出口４１１等の排出手段と、排出された水−エタノール相を、エタノールを主成分とする気相と水を主成分とする液相とに分留する分留装置６００と、気相を分留装置６００から燃料タンク４１０に戻すリターン通路８１５とを備える。【選択図】図１
2007315292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガソリン及びアルコールが混合された混合燃料を貯蔵する燃料タンクを備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
前記燃料タンク内で前記混合燃料が相分離することにより発生する前記アルコール及び水によって構成される分離相を前記燃料タンクから排出する排出処理を実行する排出手段と、
前記排出された分離相を、前記アルコールを主成分とする気相と前記水を主成分とする液相とに分留する分留処理を実行する分留手段と、
前記気相を前記分留手段から前記燃料タンクに戻すリターン手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記分留手段は、前記内燃機関を冷却する内燃機関用冷却水と前記排出された分離相とを熱交換させることにより、前記内燃機関用冷却水の水温を留出温度として前記分留処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関の始動後に、前記分留処理を実行するように、前記分留手段を制御する分留制御手段を更に備えたことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記燃料タンク内で、前記分離相が発生しているか否かを判定する相分離判定手段と、
前記相分離判定手段によって前記分離相が発生していると判定された場合には、前記排出処理を実行するように、前記排出手段を制御する排出制御手段と
を更に備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関は、モータジェネレータと共にハイブリッド車両に備えられており、
少なくとも前記排出処理が行われている期間中は、前記ハイブリッド車両の走行のための動力源を前記内燃機関から前記モータジェネレータに切り換える動力切換手段を更に備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記相分離判定手段は、前記燃料タンク内の下部における燃料中に水が含まれるか否かを検出する水検出手段を有することを特徴とする請求項４又は５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記相分離判定手段は、前記燃料タンク内の下部における燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段を有することを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記排出手段は、前記燃料タンクの底面に設けられると共に前記分離相を排出する排出口を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記分離相を貯留するための分離相貯留タンクを更に備え、
前記排出手段は、前記排出処理として、前記分離相を前記燃料タンクから前記分離相貯留タンクへ排出し、
前記分留手段は、前記分留処理を、前記分離相貯留タンクに貯留された分離相に対して実行する
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガソリン及びアルコールが混合された混合燃料を使用する内燃機関を制御する内燃機関の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ガソリンとアルコールとの混合燃料を用いる内燃機関が知られている。このような混合燃料は、アルコール濃度が低い場合や、混合燃料中に水分が一定以上含まれた場合などに、ガソリンとアルコールとが分離し易くなることが知られている。ガソリンとアルコールとが分離（以下、「相分離」と呼ぶ。）している場合においては、安定した性状の混合燃料が供給できないため、内燃機関の燃焼が不安定になるおそれがある。
【０００３】
そこで、特許文献１では、このような混合燃料を使用する内燃機関において、始動時に相分離が発生している場合に、燃料混合処理（即ち、攪拌）を実行して燃料を均一化した後に始動を行う技術が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２６４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、攪拌を実行した直後においては相分離を解消できるが、攪拌しても燃料中に含まれる水分の割合は変わらないため、ある程度時間が経過すると、相分離が再発してしまう可能性が高い。このため、安定した性状の混合燃料を供給することが困難であるという技術的問題点がある。
【０００６】
本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、燃料タンクで発生する相分離を適切に解消して、始動時などにおいて安定した性状の燃料を供給することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る内燃機関の制御装置は上記課題を解決するために、ガソリン及びアルコールが混合された混合燃料を貯蔵する燃料タンクを備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、前記燃料タンク内で前記混合燃料が相分離することにより発生する前記アルコール及び水によって構成される分離相を前記燃料タンクから排出する排出処理を実行する排出手段と、前記排出された分離相を、前記アルコールを主成分とする気相と前記水を主成分とする液相とに分留する分留処理を実行する分留手段と、前記気相を前記分留手段から前記燃料タンクに戻すリターン手段とを備える。
【０００８】
本発明に係る「内燃機関」とは、燃料の燃焼を動力に変換する機関を包括する概念であり、例えばガソリン等を燃料とするエンジンなどを指す。本発明では、内燃機関の燃料として、ガソリン及びアルコールが混合された混合燃料（即ち、アルコール混合ガソリン）が使用される。混合燃料は、燃料タンクに貯蔵される。このような混合燃料は、アルコール濃度が低い場合や、混合燃料中に水分が一定以上含まれた場合などに、ガソリンによって構成される相とアルコール及び水によって構成される相（即ち、分離相）とに分離する、即ち、相分離する場合がある。燃料タンク内に、ガソリンによって構成される相（より正確には、ガソリン濃度が高い混合燃料によって構成される相）とアルコール及び水によって構成される相との両方が存在すると、燃料タンクから内燃機関に燃料を供給する際に、アルコール濃度が時々刻々と変化するため、安定した性状の燃料を供給できないおそれがある。この結果、例えば内燃機関の始動時などに、内燃機関の燃焼が不安定になったり、排ガス特性が悪化したりするおそれがある。
【０００９】
しかるに本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、その動作時には、内燃機関の始動前に、先ず、燃料タンク内で混合燃料が相分離することにより発生した分離相は、例えば燃料タンクの底面に設けられた排出口、該排出口に接続された排出経路、該排出経路に設けられたポンプ等の排出手段によって、燃料タンクから例えば分離相を貯留するための分離相貯留タンクへ排出される。よって、燃料タンク内から分離相を除去することができる、即ち、相分離を解消することができる。次に、分留手段によって、分離相は、所定の留出温度或いは分留温度まで加熱されることにより、アルコールを主成分とする気相と水を主成分とする液相とに分留される。より具体的には、分留手段によって、例えば、アルコールの一例としてのエタノールと水によって構成される分離相は、例えば約８０℃に予め設定された所定の留出温度まで加熱され、留出温度よりも低い沸点を有するエタノールを主成分とする気相と、留出温度よりも高い沸点を有する水を主成分とする液相とに分離される。尚、大気圧下では、エタノールの沸点は約７８℃であり、水の沸点は約１００℃である。次に、気相（或いは気相が凝縮された液体）は、例えば分留手段と燃料タンクとの間に設けられたリターン通路等のリターン手段によって、燃料タンクに戻される。よって、アルコールを主成分とする気相を、燃料タンク内の燃料と混合させて、ガソリンによって構成される相に溶解させることができる。ここで、気相には、水は殆ど或いは全く含まれないので、気相を燃料タンクに戻すことによって相分離が再び発生してしまうおそれは殆ど或いは全くない。
【００１０】
このように本発明に係る「分留処理」とは理想的には、「エタノールを主成分とする気相」として「エタノール成分が体積％又は重量％で８０％以上好ましくは９０％以上など、なるべく１００％に近い気相」と「水を主成分とする液相」として「水分が体積％又は重量％で８０％以上好ましくは９０％以上など、なるべく１００％に近い液相」とに分留することを意味するが、広義には、「気相におけるエタノール成分の濃度」が「液相におけるエタノール成分の濃度」よりも高くなるように、或いは「液相における水分の濃度」が「気相における水分の濃度」よりも高くなるように、分留することを意味する。即ち、係る広義の意味の場合に、上述した分留による利益は、該分留の程度に応じて大なり小なり得られ、理想的な場合には、上述した分留による利益が顕著且つ最大限に得られることになる。
【００１１】
以上説明したように、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、排出手段によって、分離相を燃料タンクから排出するので、燃料タンク内の相分離を解消することができる。更に、排出手段によって排出された分離相を、分留手段によってアルコールを主成分とする気相と水を主成分とする液相とに分離した後、アルコールを主成分とする気相のみを、リターン手段によって燃料タンクに戻す。よって、アルコールを燃料タンク内の燃料に再び確実に溶解させることができる。従って、ガソリン及びアルコールが混合された混合燃料において生じ得る相分離による燃料性状の悪化を抑制或いは防止でき、内燃機関への安定した性状の燃料の供給が可能となる。この結果、例えば内燃機関の始動時などに、内燃機関の燃焼が不安定になったり、排ガス特性が悪化したりすることを低減或いは防止できる。
【００１２】
本発明に係る内燃機関の制御装置の一態様では、前記分留手段は、前記内燃機関を冷却する内燃機関用冷却水と前記排出された分離相とを熱交換させることにより、前記内燃機関用冷却水の水温を留出温度として前記分留処理を実行する。
【００１３】
この態様によれば、分留手段によって、分離相と内燃機関用冷却水との間において熱交換が行われる。これにより、分離相は、内燃機関用冷却水の水温を留出温度として、気相と液相とに分留される。即ち、分留手段によって、例えば、アルコールの一例としてのエタノールと水によって構成される分離相を、例えば約８０℃である内燃機関用冷却水の水温よりも低い沸点を有するエタノールを主として含む気相と、内燃機関用冷却水の水温よりも高い沸点を有する水を主として含む液相とに分離することができる。
【００１４】
上述した分留手段が内燃機関用冷却水の水温を留出温度として分留処理を実行する態様では、前記内燃機関の始動後に、前記分留処理を実行するように、前記分留手段を制御する分留制御手段を更に備えてもよい。
【００１５】
この場合には、内燃機関の始動後或いは暖気後に分留処理が実行される。即ち、例えば低温或いは冷間始動時などにアルコールの沸点よりも低い温度となっている内燃機関用冷却水が、内燃機関の発熱によって加熱された後に、分留処理が実行される。よって、分離相に含まれるアルコールの沸点よりも高い温度になった内燃機関用冷却水と、分離相との間で熱交換させることができる。従って、分離相を、アルコールを主成分とする気相と水を主成分とする液相とに確実に分離することができる。尚、内燃機関用冷却水の水温は、典型的には、内燃機関用の冷却装置による放熱によって、約８０℃程度とされる。
【００１６】
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記燃料タンク内で、前記分離相が発生しているか否かを判定する相分離判定手段と、前記相分離判定手段によって前記分離相が発生していると判定された場合には、前記排出処理を実行するように、前記排出手段を制御する排出制御手段とを更に備える。
【００１７】
この態様によれば、内燃機関の始動前に、先ず、例えばアルコール濃度センサ或いは水センサ等を有する相分離判定手段によって、分離相が発生しているか否かが判定される、即ち、燃料タンク内の混合燃料が相分離しているか否かが判定される。次に、相分離していると判定された場合には、排出制御手段による制御下において、排出手段によって、分離相は、燃料タンクから排出される。これにより、燃料タンクから分離相を確実に除去することができる、言い換えれば、燃料タンク内の混合燃料における相分離を確実に解消できる。
【００１８】
尚、相分離していないと判定された場合には、排出処理が行われないように、排出制御手段によって排出手段を制御することで、不必要な排出処理によるエネルギーロスを殆ど或いは完全に無くすこととができる。
【００１９】
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記内燃機関は、モータジェネレータと共にハイブリッド車両に備えられており、少なくとも前記排出処理が行われている期間中は、前記ハイブリッド車両の走行のための動力源を前記内燃機関から前記モータジェネレータに切り換える動力切換手段を更に備える。
【００２０】
この態様によれば、分離相を燃料タンクから排出する排出処理が行われている期間中、ハイブリッド車両の動力源はモータジェネレータに切り換えられる、即ち、ハイブリッド車両のＥＶ走行が実行される。よって、排出処理が終了した後に動力源を内燃機関に切り換える（即ち、内燃機関を始動させる）ことで、ガソリン濃度の高い燃料を用いて内燃機関を始動させることができる。よって、内燃機関の始動性を確保する或いは向上させることができる。
【００２１】
尚、本発明に係る「モータジェネレータ」は、バッテリから供給される電気エネルギを機械エネルギに変換することによって、電動機として動作する機能と、機械エネルギを電気エネルギに変換することによって、例えばバッテリ等に電力を供給する発電機として動作する機能とを有する。尚、モータジェネレータは予め、主として電動機（モータ）として使用されるモータジェネレータと、主として発電機（ジェネレータ）として使用されるモータジェネレータの二種類搭載されていてもよい。このような内燃機関及びモータジェネレータを備える本発明に係る「ハイブリッド車両」においては、モータジェネレータによって適宜内燃機関の動力をアシストすることが可能な所謂パラレル方式の制御が好適に行われる。
【００２２】
上述した相分離判定手段を更に備えた態様では、前記相分離判定手段は、前記燃料タンク内の下部における燃料中に水が含まれるか否かを検出する水検出手段を有するように構成してもよい。
【００２３】
この場合には、例えば燃料タンクの底面に設けられた水センサ等の水検出手段によって、アルコール及び水によって構成される（即ち、水を含んでなる）分離相を検出できる。更に、ガソリンよりも比重が重い水と、水に溶解しやすいという特性を有するアルコールとからなることに起因して、燃料タンク内における下部に形成される分離相を、確実に検出できる。よって、相分離判定手段によって、分離相が発生しているか否かを確実に判定できる。
【００２４】
上述した相分離判定手段を更に備えた態様では、前記相分離判定手段は、前記燃料タンク内の下部における燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段を有するように構成してもよい。
【００２５】
この場合には、例えば燃料タンクの底面に設けられたアルコールセンサ等のアルコール濃度検出手段によって、アルコール及び水によって構成される（即ち、アルコールを含んでなる）分離相を検出できる。更に、ガソリンよりも比重が重い水と、水に溶解しやすいという特性を有するアルコールとからなることに起因して、燃料タンク内における下部に形成される分離相を、確実に検出できる。よって、相分離判定手段によって、分離相が発生しているか否かを確実に判定できる。
【００２６】
尚、より具体的には、例えば燃料タンクへの混合燃料の給油時など、相分離が発生していない時点にアルコール濃度検出手段によって検出されたアルコール濃度と、相分離判定手段による判定の際にアルコール濃度検出手段によって検出されたアルコール濃度との差が、例えば所定基準値以上である場合には、相分離判定手段は、分離相が発生していると判定する。
【００２７】
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記排出手段は、前記燃料タンクの底面に設けられると共に前記分離相を排出する排出口を有する。
【００２８】
この態様によれば、ガソリンよりも比重が重い水と、水に溶解しやすいという特性を有するアルコールとからなることに起因して、燃料タンク内における下部に形成される分離相を、燃料タンクの底面に設けられた排出口によって確実に排出させることができる。
【００２９】
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記分離相を貯留するための分離相貯留タンクを更に備え、前記排出手段は、前記排出処理として、前記分離相を前記燃料タンクから前記分離相貯留タンクへ排出し、前記分留手段は、前記分留処理を、前記分離相貯留タンクに貯留された分離相に対して実行する。
【００３０】
この態様によれば、排出手段によって燃料タンクから排出された分離相を、分離相貯留タンクに貯留することができる。よって、排出された分離相を、分離相貯留タンクに一時的に貯留した後に、分留手段によって分留することができる。
【００３１】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る制御装置について、図１から図３を参照して説明する。
【００３３】
先ず、本実施形態に係る制御装置及び該制御装置を搭載したハイブリッド車両の全体構成について、図１を参照して説明する。ここに図１は、本実施形態に係る制御装置及び該制御装置を備えたハイブリッド車両の要部を示すブロック図である。
【００３４】
図１において、ハイブリッド車両１は、エンジン１００、モータジェネレータ２００、ラジエータ５１０、エンジン用冷却水流路５１１、燃料タンク４１０、サブタンク４２０、分留装置６００、リターン通路８１５及び制御装置３００を備えている。
【００３５】
尚、エンジン１００は、本発明に係る「内燃機関」の一例であり、燃料タンク４１０は、本発明に係る「燃料タンク」の一例であり、サブタンク４２０は、本発明に係る「分離相貯留タンク」の一例であり、分留装置６００は、本発明に係る「分留手段」の一例であり、リターン通路８１５は、本発明に係る「リターン手段」の一例である。
【００３６】
ハイブリッド車両１は、エンジン１００と電動機及び発電機として機能するモータジェネレータ２００とを走行用の駆動源として搭載した、いわゆるパラレル型のハイブリッド車両として構成されている。エンジン１００とモータジェネレータ２００とは、図示しない伝達機構を介して互いに接続されている。
【００３７】
エンジン１００は、図示しない４つの気筒を有しており、いわゆる４気筒エンジンとして構成されている。エンジン１００は、各気筒内部のシリンダで混合気を燃焼させると共に、爆発力に応じて生じる内部のピストン運動を回転運動に変換することでハイブリッド車両１を駆動可能に構成されている。本実施形態では、エンジン１００の燃料として、ガソリン及びエタノールが混合された混合燃料（即ち、エタノール混合ガソリン）が使用され、ガソリン１００％であっても燃焼可能であり、エタノールが任意の割合で混合されていても燃焼可能である。
【００３８】
エンジン１００の上流の吸気管１３０には、各気筒毎にインジェクタ１２０が設けられている。インジェクタ１２０は、後述する燃料タンク４１０に接続されており、各気筒毎に吸気通路内に燃料を噴射する。
【００３９】
エンジン１００の本体には、エンジン回転数センサ５４（以下「ＮＥセンサ」ともいう。）が設けられている。ＮＥセンサ５４は、エンジン１００の図示しないカムクランク軸近傍に設けられ、クランク軸の所定回転角（本実施形態では、１８０度）毎に信号パルス（即ち、ＴＤＣパルス）を生成して制御装置３００へ供給する。制御装置３００はＮＥセンサ５４からの信号パルスに基づいてエンジン回転数を算出することができる。
【００４０】
エンジン１００の下流の排気管１４０には、酸素センサ５５が設けられている。酸素センサ５５は排気管１４０内の排気ガス中の酸素濃度を検出することが可能である。
【００４１】
エンジン用冷却水流路５１１は、エンジン１００とラジエータ５１０との間における熱交換を行うことが可能に構成されている。発熱するエンジン１００を冷却するエンジン用冷却水流路５１１中の冷却水（即ち、エンジン用冷却水）は、エンジン１００を冷却する際に加熱されるが、ラジエータ５１０において放熱し、再びエンジン用冷却水流路５１１を流れることとなる。エンジン用冷却水は、エンジン用冷却水流路５１１の途中に設けられた図示しないウォータポンプによって、エンジン用冷却水流路５１１中を循環させられる。また、エンジン用冷却水流路５１１には温度センサ５８が設けられており、エンジン用冷却水の水温（即ち、エンジン用冷却水温）を検出することが可能である。尚、エンジン用冷却水温は、ラジエータ５１０による放熱によって、約８０℃程度とされている。
【００４２】
モータジェネレータ２００は、図示しないインバータを介して図示しないバッテリに接続されており、モータジェネレータ２００とバッテリとの間で適宜に電力が授受される。モータジェネレータ２００は、バッテリから供給される電気エネルギを機械エネルギに変換することによって、電動機として動作する機能と、機械エネルギを電気エネルギに変換することによって、バッテリに電力を供給する発電機として動作する機能とを有している。
【００４３】
燃料タンク４１０は、エンジン１００の燃焼に供される燃料９１を貯蔵している。燃料タンク４１０に貯蔵された燃料９１は、ポンプ７１によって、燃料経路７１１を介してインジェクタ１２０に供給される。
【００４４】
燃料タンク４１０の底面には、本発明に係る「相分離判定手段」の一例としての相分離判定装置５１が設けられている。相分離判定装置５１は、燃料タンク４１０内において、燃料９１がガソリンの相（以下「ガソリン相」と呼ぶ。）と、エタノール及び水によって構成される相（以下「水−エタノール相」とも呼ぶ。）と、に相分離しているか否かを検出することが可能に構成されている。言い換えれば、水−エタノール相が発生しているか否かを判定することが可能に構成されている。
【００４５】
ここで、相分離について、図２を参照して説明する。ここに図２は、相分離を説明するための模式図である。
【００４６】
図２に示すように、燃料タンク４１０内の燃料９１は、ガソリン相９１ａと、本発明に係る「分離相」の一例としての水−エタノール相９１ｂとに相分離している。矢印９１ｃで示す位置は、ガソリン相９１ａと水−エタノール相９１ｂとの相分離境界面（即ち、相分離が生じているときの、ガソリン相と水−エタノール相との境界面）を示している。通常、ガソリンよりも水及びエタノールのほうが、比重が大きいため、ガソリン相９１ａの下方に水−エタノール相９１ｂが溜まる。相分離は、例えば、燃料中に一定以上の水分が含まれる場合などに発生する。このような相分離は、燃料９１を攪拌することによって一時的に解消することができる。しかしながら、燃料９１中に含まれる水分が原因で相分離が生じた場合には、攪拌しても燃料９１に含まれる水分の割合が変わるわけではないので、ある程度の時間が経過すると相分離が再度生じてしまう。更に、相分離境界面９１ｃが燃料経路７１１における燃料吸込口７１１ａよりも上方に位置する場合には、燃料吸込口７１１ａから吸引される燃料中のアルコール濃度が高くなってしまうと共に、燃料吸込口７１１ａから水分も吸引されてしまう。よって、図２に示すような相分離が生じた場合において、仮に何らの対策も施さねば、燃料タンク４１０から安定した性状の燃料をエンジン１００に供給できないおそれがある。その結果、例えばエンジン１００の始動時などに、エンジン１００の燃焼が不安定になったり、排ガス特性が悪化したりするおそれがある。しかるに本実施形態では、後述するように、例えばエンジン１００の始動時には、水−エタノール相９１ｂが除去された後に、燃料タンク４１０内の燃料がエンジン１００に供給されるので、エンジン１００の始動性の悪化を抑制或いは防止できる。
【００４７】
再び図１において、相分離判定装置５１は、本発明に係る「アルコール濃度検出手段」の一例としてのアルコールセンサ５１ａを備えている。アルコールセンサ５１ａは、燃料タンク４１０内の下部における燃料のアルコール濃度を検出する。相分離判定装置５１は、燃料タンク４１０内に水−エタノール相９１ｂが発生しているか否かを、以下のように判定する。即ち、燃料タンク４１０への燃料の給油時など、相分離が発生していない時点にアルコールセンサ５１ａによって検出されたアルコール濃度と、相分離判定装置５１による判定の際にアルコールセンサ５１ａによって検出されたアルコール濃度とに所定基準値以上の差がある場合には、相分離判定装置５１は、水−エタノール相９１ｂが発生していると判定する。ここで本実施形態では特に、相分離判定装置５１は、燃料タンク４１０の底面に設けられたアルコールセンサ５１ａを有しているので、燃料タンク４１０の下方に溜まった水−エタノール相９１ｂを、確実に検出できる。よって、相分離判定装置５１によって、水−エタノール相９１ｂが発生しているか否かを確実に判定できる。相分離判定装置５１は、相分離しているか否かを示す信号を制御装置３００に供給する。
【００４８】
尚、本実施形態の変形例として、相分離判定装置５１は、アルコールセンサ５１ａに代えて或いは加えて、燃料タンク４１０の底面に設けられた水センサを備えていてもよい。この場合にも、燃料タンク４１０の下方に溜まった水−エタノール相９１ｂを、確実に検出できる。よって、相分離判定装置５１によって、水−エタノール相９１ｂが発生しているか否かを確実に判定できる。
【００４９】
サブタンク４２０は、燃料タンク４１０内の燃料９１が相分離して生じた水−エタノール相９１ｂからなる燃料９２を貯留することが可能に構成されている。より具体的には、燃料タンク４１０内で燃料９１が相分離して生じた水−エタノール相９１ｂは、ポンプ７３によって、排出口４１１、排出経路６２及び６３を介してサブタンク４２０に排出され、燃料９２として貯留される。即ち、ポンプ７３は、燃料タンク４１０から排出口４１１及び排出経路６２を介して水−エタノール相９１ｂを吸い出し、排出経路６３を介して水−エタノール相９１ｂをサブタンク４２０へと送り込むことが可能に構成されている。
【００５０】
尚、ポンプ７３、排出口４１１、排出経路６２及び６３は、本発明に係る「排出手段」の一例である。
【００５１】
分留装置６００は、熱交換器６１０、分留通路８１１、気相通路８１２及び液相通路８１３を備えている。
【００５２】
サブタンク４２０に貯留された燃料９２は、ポンプ７２によって、分留通路８１１を介して熱交換器６１０へ供給可能に構成されている。
【００５３】
熱交換器６１０は、サブタンク４２０から分留通路８１１を介して供給される燃料９２とエンジン用冷却水流路５１１を流れるエンジン用冷却水との間における熱交換を行うことにより、燃料９２（即ち、水−エタノール相９１ｂ）を、エンジン用冷却水温である約８０℃を留出温度として気相（即ち、約８０℃よりも低い沸点を有するエタノールを、例えば体積％又は重量％で５０％超、好ましくは９０％以上など、主として含む気体）と液相（即ち、約８０℃より高い沸点を有する水を、例えば体積％又は重量％で５０％超、好ましくは９０％以上など、主として含む液体）とに分留することが可能に構成されている。即ち、熱交換器６１０は、燃料タンク４１０から分留通路８１１を介して供給される燃料９２を、ラジエータ５１０出口側のエンジン用冷却水流路５１１（即ち、エンジン用冷却水流路５１１におけるラジエータ５１０によって約８０℃に調整されたエンジン用冷却水が流れる部分）と接触させることにより、供給された燃料９２に含まれるエンジン用冷却水温よりも低い沸点を有するエタノールを気化させるように構成されている。言い換えれば、熱交換器６１０は、エンジン冷却水を用いて燃料９２（即ち、水−エタノール相９１ｂ）を加熱してエタノールを蒸発させることにより、燃料９２をエタノールと水とに分離することが可能に構成されている。
【００５４】
尚、熱交換器６１０は、サブタンク４１０から分留通路８１１を介して供給される燃料を、エンジン１００出口側のエンジン用冷却水流路５１１（即ち、エンジン用冷却水流路５１１におけるエンジン１００によって約８０℃よりも高温とされたエンジン用冷却水が流れる部分）と接触させることにより、供給された燃料に含まれるエンジン用冷却水温よりも低い沸点を有するエタノールを気化させるように構成してもよい。この場合には、燃料９２に含まれるエタノールの気化を促進でき、燃料９２をエタノール（即ち、気相）と水（即ち、液相）とに容易に分留することが可能になる。
【００５５】
熱交換器６１０によって分留されて生じた気相は、熱交換器６１０内の上部に設けられた図示しない気相用出口から気相通路８１２へ流出されるように構成されている。一方、熱交換器６１０によって分留されて生じた液相は、熱交換器６１０内の下部に設けられた図示しない液相用出口から液相通路８１３へ流出されるように構成されている。尚、液相通路８１３は、気相を図示しない液相用タンクへ導くことが可能に構成されている。
【００５６】
リターン通路８１５は、気相通路８１２及び燃料タンク４１０間に設けられており、気相通路８１２からエタノールを主成分とする気相を燃料タンク４１０へ導くことが可能に構成されている。
【００５７】
制御装置３００は、排出制御部３１０、分留制御部３２０、燃料供給制御部３３０及び動力切換部３４０を備えており、エンジン１００及びモータジェネレータ２００の動作全体を制御する。ここで排出制御部３１０は、本発明に係る「排出制御手段」の一例であり、分留制御部３２０は、本発明に係る「分留制御手段」の一例であり、動力切換部３４０は、本発明に係る「動力切換手段」の一例である。これらは、好適には、周知の電子制御ユニット（Electronic Control Unit：ＥＣＵ）、中央処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）、制御プログラムを格納した読み出し専用メモリ（Read Only Memory：ＲＯＭ）、各種データを格納する随時書き込み読み出しメモリ（Random Access Memory：ＲＡＭ）等を中心とした論理演算回路として構成されている。更に、制御装置３００は、ＮＥセンサ５４等の各種センサや相分離判定装置５１からの入力信号を受ける入力ポート及び、インジェクタ１２０等の各種アクチュエータに制御信号を送る出力ポートに対して、図示しないバスを介して接続されている。
【００５８】
排出制御部３１０は、ポンプ７３を制御することが可能に構成されている。本実施形態では特に、相分離判定装置５１によって相分離している（即ち、燃料タンク４１０内に水−エタノール相９１ｂが発生している）と判定された場合には、排出制御部３１０は、燃料タンク４１０内の水−エタノール相９１ｂを排出口４１１、排出経路６２及び６３を介してサブタンク４２０へ排出する排出処理を行うように、ポンプ７３を制御するように構成されている。よって、このような排出処理の後、燃料タンク４１０には、水−エタノール相９１ｂが除去された燃料９１（即ち、ガソリン相９１ａ）が貯蔵され、サブタンク４２０には、水−エタノール相９１ｂからなる燃料９２が貯蔵されることになる。
【００５９】
分留制御部３２０は、ポンプ７２を制御することが可能に構成されている。本実施形態では、特に、エンジン１００の始動後或いは暖気後に、熱交換器６１０による熱交換を行うように、ポンプ７２を制御するように構成されている。よって、例えば低温或いは冷間始動時などにエタノールの沸点よりも低い温度となっているエンジン用冷却水が、エンジン１００の発熱によって加熱された後に、熱交換器６１０による熱交換が行われる。従って、燃料９２に含まれるエタノールの沸点よりも高い温度になったエンジン用冷却水と、燃料９２との間で熱交換させることができる。このため、燃料９２を、エタノールを主成分とする気相と水を主成分とする液相とに確実に分離することができる。
【００６０】
燃料供給制御部３３０は、ポンプ７１、インジェクタ１２０を制御することが可能に構成されている。より詳細には、燃料供給制御部３３０は、ポンプ７１による燃料供給タイミングやインジェクタ１２０による燃料の噴射量や噴射タイミングを制御することが可能に構成されている。
【００６１】
動力切換部３４０は、ハイブリッド車両１の動力源をエンジン１００及びモータジェネレータ２００間で切り換えることが可能に構成されている。本実施形態では特に、動力切換部３４０は、水−エタノール相９１ｂを燃料タンク４１０からサブタンク４２０へ排出する排出処理が行われている期間中、ハイブリッド車両１の動力源をモータジェネレータ２００に切り換えることが可能に構成されている。
【００６２】
次に、本実施形態に係る制御装置の動作処理について、図１及び図２に加えて、図３を参照して説明する。ここに図３は、本実施形態に係る制御装置の動作処理を示すフローチャートである。尚、図３では、エンジン１００の始動時における動作処理を主として示している。
【００６３】
図３において、先ず、相分離判定装置５１によって、燃料タンク４１０内の燃料９１が相分離しているか否か（即ち、燃料タンク４１０内に水−エタノール相９１ｂが発生しているか否か）が判定される（ステップＳ１１）。言い換えれば、燃料タンク４１０への燃料の給油時（即ち、相分離が発生していない時点）にアルコールセンサ５１ａによって検出されたアルコール濃度と、相分離判定装置５１による判定の際にアルコールセンサ５１ａによって検出されたアルコール濃度とに所定基準値以上の差があるか否かが判定される。
【００６４】
相分離していない（即ち、燃料タンク４１０内に水−エタノール相９１ｂが発生していない）と判定された場合には（ステップＳ１１：ＮＯ）、燃料タンク４１０内の燃料９１を用いてエンジン１００が始動される（ステップＳ２１）。即ち、動力切換部３４０によって、ハイブリッド車両１の動力源がエンジン１００に切り換えられると共に、燃料供給制御部３３０による制御下で、燃料タンク４１０内の燃料９１が、ポンプ７１、インジェクタ１２０等によって、エンジン１００に供給されることにより、エンジン１００が始動される。この場合、ポンプ７３は動作されることはなく、不必要な排出処理によるエネルギーロスはない。
【００６５】
一方、相分離している（即ち、燃料タンク４１０内に水−エタノール相９１ｂが発生している）と判定された場合には（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、燃料タンク４１０内の水−エタノール相９１ｂがサブタンク４２０へ排出される（ステップＳ１２）。即ち、排出制御部３１０による制御下で、燃料タンク４１０内の水−エタノール相９１ｂが、ポンプ７３によって、排出口４１１並びに排出経路６２及び６３を介してサブタンク４２０へ排出される、即ち排出処理が行われる。続いて、相分離判定装置５１によって、燃料タンク４１０内の燃料９１が相分離しているか否か（言い換えれば、燃料タンク４１０内に水−エタノール相９１ｂが残っているか否か）が判定される（ステップＳ１３）。相分離している（言い換えれば、燃料タンク４１０内に水−エタノール相９１ｂが残っている）と判定された場合には（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、再び、排出処理が行われる（ステップＳ１２）。一方、相分離していない（言い換えれば、燃料タンク４１０内に水−エタノール相９１ｂが残っていない）と判定された場合には（ステップＳ１３：ＮＯ）、排出処理が停止される（ステップＳ１４：ＮＯ）。即ち、排出制御部３１０によって、水−エタノール相９１ｂの排出が停止するように、ポンプ７３が制御される。従って、この場合にも、ポンプ７３の不必要な排出処理によるエネルギーロスはない。このように排出処理（ステップＳ１２）は、燃料タンク４１０内の水−エタノール相９１ｂが殆ど或いは好ましくは完全になくなるまで行われる。ここで、本実施形態では特に、水−エタノール相９１ｂを燃料タンク４１０からサブタンク４２０へ排出する排出処理が行われている期間中、ハイブリッド車両１の動力源はモータジェネレータ２００に切り換えられる、即ち、ハイブリッド車両１のＥＶ走行が実行される。よって、排出処理が終了した後に動力源をエンジン１００に切り換える（即ち、エンジン１００を始動させる）ことで、ガソリン濃度の高い燃料を用いてエンジン１００を始動させることができる。
【００６６】
次に、燃料タンク４１０の燃料９１を用いてエンジン１００が始動される（ステップＳ１５）。即ち、動力切換部３４０によって、ハイブリッド車両１の動力源がエンジン１００に切り換えられると共に、燃料供給制御部３３０による制御下で、燃料タンク４１０内の燃料９１が、ポンプ７１、インジェクタ１２０等によって、エンジン１００に供給されることにより、エンジン１００が始動される。このように本実施形態では特に、相分離が解消された後の燃料タンク４１０内の燃料９１（言い換えれば、ガソリン相９１ａ）即ち、ガソリン濃度の高い燃料を用いてエンジン１００を始動させることができる。従って、例えば低温或いは冷間始動時における、エンジン１００の始動性を確保することができる、或いは好ましくは向上させることができる。
【００６７】
次に、エンジン１００の暖気後に、サブタンク４２０に貯留された燃料９２（即ち、水−エタノール相９１ｂ）が分留装置６００によって分留される（ステップＳ１６）。具体的には、先ず、サブタンク４２０に貯蔵された燃料９２は、ポンプ７２によって、分留通路８１１を介して熱交換器６１０へ供給される。次に、熱交換器６１０によって、燃料９２と、約８０℃であるエンジン用冷却水との間において熱交換が行われる。これにより、燃料９２は、エンジン用冷却水温である約８０℃を留出温度として、沸点が約８０℃未満である成分からなる気相と沸点が約８０℃以上である成分からなる液相とに分留される。ここで、大気圧下において、エタノールの沸点は約７８℃であり、水の沸点は約１００℃である。よって、気相は、殆ど或いは完全にエタノールからなり、液相は、殆ど或いは完全に水からなることになる。言い換えれば、気相は、エタノールを主成分としてなると共に水を殆ど或いは全く含まないことになる。熱交換器６１０による分留により生じた気相は、気相通路８１２によってリターン通路８１５に導かれる。一方、液相は、液相通路８１３によって図示しない液相用タンクに導かれ、液相用タンクに貯留される。
【００６８】
次に、気相通路８１２からリターン通路８１５へ導かれた気相は、リターン通路８１５によって、燃料タンク４１０に戻される（ステップＳ１７）。よって、エタノールを主成分とする気相を、燃料タンク４１０内の燃料９１（言い換えれば、ガソリン相９１ａ）と混合させて、燃料９１に溶解させることができる。ここで、エタノールを主成分とする気相には、水は殆ど或いは全く含まれないので、気相を燃料タンク４１０に戻すことによって相分離が再び発生してしまうおそれは殆ど或いは全くない。よって、燃料タンク４１０からエンジン１００への安定した性状の燃料の供給が可能となる。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態に係る制御装置３００によれば、ポンプ７３、排出口４１１等によって、相分離により発生する水−エタノール相９１ｂを燃料タンク４１０から排出するので、燃料タンク４１０内の相分離を解消することができる。更に、排出された水−エタノール相９１ｂ（即ち、燃料９２）を、分留装置６００によってエタノールを主成分とする気相と水を主成分とする液相とに分離した後、エタノールを主成分とする気相のみを、リターン通路８１５によって燃料タンクに戻す。よって、エタノールを燃料タンク４１０内の燃料に再び確実に溶解させることができる。従って、エンジン１００への安定した性状の燃料の供給が可能となる。この結果、エンジン１００の燃焼が不安定になったり、排ガス特性が悪化したりすることを低減或いは防止できる。
【００７０】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】第１実施形態に係る制御装置及び該制御装置を備えたハイブリッド車両の要部を示すブロック図である。
【図２】相分離を説明するための模式図である。
【図３】第１実施形態に係る制御装置の動作処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７２】
１…ハイブリッド車両、５１…相分離判定装置、５１ａ…アルコールセンサ、５４…エンジン回転数センサ、５５…酸素センサ、５８…温度センサ、６２、６３…排出経路、７１、７２、７３…ポンプ、９１…燃料、９１ａ…ガソリン相、９１ｂ…水−エタノール相、９２…燃料、１００…エンジン、１２０…インジェクタ、２００…モータジェネレータ、３００…制御装置、３１０…排出制御部、３２０…分留制御部、３３０…燃料供給制御部、３４０…動力切換部、４１０…燃料タンク、４１１…排出口、４２０…サブタンク、５１０…ラジエータ、５１１…エンジン用冷却水流路、６１０…熱交換器、７１１…燃料経路、７１１ａ…燃料吸込口
【図１】
2007315292.tif 000003
【図２】
2007315292.tif 000004
【図３】
2007315292.tif 000005