(57)【要約】【課題】例えばアルコール混合燃料を使用するハイブリッド車両において、アルコール混合燃料を、アルコールを多く含む燃料とアルコールを殆ど含まない燃料とに分留する。【解決手段】燃料分留装置は、動力源として混合燃料を使用する内燃機関とモータジェネレータとを備えるハイブリッド車両に更に備えられる。燃料分留装置は、内燃機関を冷却する内燃機関用冷却水と混合燃料とを熱交換させることにより、混合燃料を、内燃機関用冷却水の水温を留出温度として第１気相燃料と第１液相燃料とに分留する第１分留手段と、モータジェネレータを冷却すると共に内燃機関用冷却水よりも低温とされたモータジェネレータ用冷却水と第１気相燃料とを熱交換させることにより、第１気相燃料を、モータジェネレータ用冷却水の水温を留出温度として第２気相燃料と第２液相燃料とに分留する第２分留手段とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源として複数の燃料が混合された混合燃料を使用する内燃機関とモータジェネレータとを備えるハイブリッド車両に更に備えられる内燃機関の燃料分留装置であって、
前記内燃機関を冷却する内燃機関用冷却水と前記混合燃料とを熱交換させることにより、前記混合燃料を、前記内燃機関用冷却水の水温を留出温度として第１気相燃料と第１液相燃料とに分留する第１分留手段と、
前記モータジェネレータを冷却すると共に前記内燃機関用冷却水よりも低温とされたモータジェネレータ用冷却水と前記第１気相燃料とを熱交換させることにより、前記第１気相燃料を、前記モータジェネレータ用冷却水の水温を留出温度として第２気相燃料と第２液相燃料とに分留する第２分留手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料分留装置。
【請求項２】
前記混合燃料は、ガソリン及びアルコールが混合されたアルコール混合燃料であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料分留装置。
【請求項３】
前記第１分留手段は、前記混合燃料を、前記内燃機関用冷却水が流れる内燃機関用冷却水流路に対して噴射する第１熱交換用噴射手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料分留装置。
【請求項４】
前記第２分留手段は、前記第１気相燃料を、前記モータ用冷却水が流れるモータ用冷却水流路に対して噴射する第２熱交換用噴射手段を有する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燃料分留装置。
【請求項５】
前記内燃機関の燃料タンクから前記第１分留手段へ前記混合燃料を導く分留通路と、
前記第１気相燃料を前記第１分留手段から前記第２分留手段へ導く第１気相通路と、
前記第１液相燃料を前記第１分留手段から前記燃料タンクに戻す第１リターン通路と、
前記第２液相燃料を貯蔵する第２液相燃料用タンクと、
前記第２液相燃料を前記第２分留手段から前記第２液相燃料用タンクへ導く第２液相通路と、
前記第２気相燃料を前記第２分留手段から前記燃料タンクに戻す第２リターン通路と
を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燃料分留装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料分留装置と、
前記内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射手段と、
前記第２液相燃料と前記第２液相燃料が分留された後の混合燃料とを、前記内燃機関の運転状態に応じて予め定められた噴射割合で噴射するように、前記燃料噴射手段を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料分留装置、及び内燃機関制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車等のエンジン等の内燃機関に関しては、内燃機関の負荷状態に応じて最適な性質の燃料を供給するための各種の提案がなされている。例えば特許文献１では、内燃機関の負荷状態に応じて、改質条件を制御することで、改質後の燃料中に含有される難燃成分及び良燃成分の含有量の割合を変化させる技術が提案されている。
【０００３】
また、近年では、内燃機関に供給される燃料としては、ガソリンと例えばエタノール等のアルコールとを混合したアルコール混合燃料が用いられる場合がある。このようなアルコール混合燃料が用いられた場合、アルコールのオクタン価がガソリンに比べて高いことに起因して、ガソリンのみを燃料として用いた場合に比べて内燃機関における耐ノック性が優れていることが知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１２６６００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に開示された技術によれば、改質条件となる超臨界状態の燃料を生成するための専用の加熱手段等が必要となり、例えば自動車等に搭載することは実践上困難であるという技術的問題点がある。また、内燃機関の燃料に必要とされる要求オクタン価は、内燃機関の負荷状態によって異なるために、アルコール混合燃料を使用した場合であっても、例えば高速側の要求オクタン価で内燃機関を設定した場合には、低速側でオクタン価が不足してしまい、内燃機関の性能を十分に発揮できないという技術的問題点もある。
【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、例えばアルコール及びガソリンが混合された混合燃料を使用するハイブリッド車両において、混合燃料を、アルコールを多く含む燃料とアルコールを殆ど含まない燃料とに分留可能な内燃機関の燃料分留装置、及び内燃機関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燃料分留装置は上記課題を解決するために、動力源として複数の燃料が混合された混合燃料を使用する内燃機関とモータジェネレータとを備えるハイブリッド車両に更に備えられる内燃機関の燃料分留装置であって、前記内燃機関を冷却する内燃機関用冷却水と前記混合燃料とを熱交換させることにより、前記混合燃料を、前記内燃機関用冷却水の水温を留出温度として第１気相燃料と第１液相燃料とに分留する第１分留手段と、前記モータジェネレータを冷却すると共に前記内燃機関用冷却水よりも低温とされたモータジェネレータ用冷却水と前記第１気相燃料とを熱交換させることにより、前記第１気相燃料を、前記モータジェネレータ用冷却水の水温を留出温度として第２気相燃料と第２液相燃料とに分留する第２分留手段とを備える。
【０００８】
本発明に係る「内燃機関」とは、ハイブリッド車両に備わると共に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、複数の燃料が混合された混合燃料、即ち、例えばガソリン及びアルコールが混合されたアルコール混合燃料等が使用される。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。また、本発明では、内燃機関及びモータジェネレータを夫々冷却するための水冷式の冷却装置は、要求される冷却温度が互いに異なるため、別個に設けられており、モータジェネレータ用冷却水としては、内燃機関用冷却水よりも低い温度範囲の冷却水が用いられる。
【０００９】
本発明に係る内燃機関の燃料分留装置によれば、その動作時には、先ず、燃料タンクに貯蔵された混合燃料は、例えば燃料タンクと第１分留手段との間に設けられた分留通路によって、第１分留手段へ導かれる。次に、第１分留手段によって、混合燃料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、混合燃料は、内燃機関用冷却水の水温を留出温度或いは分留温度として、第１気相燃料と第１液相燃料とに分留される。即ち、混合燃料は、内燃機関用冷却水の水温よりも高い沸点を有する燃料或いは成分を主として含んでなる液体状の第１液相燃料と、内燃機関用冷却水の水温よりも低い沸点を有する燃料或いは成分を主として含んでなる気体状の第１気相燃料とに分離される。その後、第１気相燃料は、例えば第１分留手段と第２分留手段との間に設けられた第１気相通路によって、第１分留手段へ導かれる。一方、第１液相燃料は、例えば第１分留手段と燃料タンクとの間に設けられた第１リターン通路によって、燃料タンクに戻される。次に、第２分留手段によって、第１気相燃料とモータジェネレータ用冷却水との間において熱交換が行われる。尚、第１気相燃料は、典型的には、第１分留手段から第２分留手段へ導かれる途中、即ち第１気相通路において凝縮される。これにより、第１気相燃料（或いは第１気相燃料が凝縮された燃料）は、モータジェネレータ用冷却水の水温を留出温度として、第２気相燃料と第２液相燃料とに分離される。即ち、混合燃料は、モータジェネレータ用冷却水の水温よりも高い沸点を有する燃料或いは成分を主として含んでなる液体状の第２液相燃料と、モータジェネレータ用冷却水の水温よりも低い沸点を有する燃料或いは成分を主として含んでなる気体状の第２気相燃料とに分離される。その後、第２液相燃料は、例えば第２液相通路によって、第２液相燃料を貯蔵するための第２液相燃料用タンクに導かれる。一方、第２気相燃料は、例えば第２分留手段と燃料タンクとの間に設けられた第２リターン通路によって、燃料タンクに戻される。
【００１０】
ここで特に、第１気相燃料は、内燃機関用冷却水の水温よりも低い沸点を有する燃料或いは成分を主として含んでなるので、第２液相燃料は、モータジェネレータ用冷却水の温度よりも高く且つ内燃機関用冷却水の温度よりも低い沸点を有する燃料或いは成分を主として含むことになる。このように、本発明に係る内燃機関の燃料分留装置によれば、第１及び第２分留手段によって、混合燃料からモータジェネレータ用冷却水の水温と内燃機関用冷却水の水温との間に沸点を有する燃料或いは成分を分離する或いは取り出すことができる。従って、例えば、このように分離された燃料（即ち、モータジェネレータ用冷却水の温度と内燃機関用冷却水の温度との間に沸点を有する燃料）と、燃料タンク内の燃料とを内燃機関へ供給する割合を、例えば内燃機関の運転状態に応じて変更することが可能となる。これにより、内燃機関の運転状態に応じた性質の燃料を、内燃機関に供給することができ、内燃機関の性能を十分に発揮させることができる。
【００１１】
本発明に係る内燃機関の燃料分留装置の一態様では、前記混合燃料は、ガソリン及びアルコールが混合されたアルコール混合燃料である。
【００１２】
この態様によれば、アルコール混合燃料を、アルコールを主として含む燃料とガソリンを主として含む燃料とに分離することができる。即ち、第１及び第２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がガソリンに混合されたエタノール混合燃料から、例えば約８０℃であるエンジン用冷却水の水温と例えば約５０℃であるモータジェネレータ用冷却水の水温との間に沸点を有するエタノールを主として含む燃料或いは成分を分離する或いは取り出すことができる。尚、エタノールの沸点は、約７８℃である。言い換えれば、例えばエタノール混合燃料から、高オクタン価を有するエタノールを多く含む燃料或いは成分を選択的に抜き出すことができる。よって、例えば、アルコールを主として含む燃料とガソリンを主として含む燃料とを、内燃機関の運転状態に応じた割合で、内燃機関に供給することが可能となる。
【００１３】
本発明に係る内燃機関の燃料分留装置の他の態様では、前記第１分留手段は、前記混合燃料を、前記内燃機関用冷却水が流れる内燃機関用冷却水流路に対して噴射する第１熱交換用噴射手段を有する。
【００１４】
この態様によれば、第１分留手段による熱交換が行われる際に、第１熱交換用噴射手段によって、混合燃料が内燃機関用冷却水流路に対して噴射される。よって、例えば混合燃料と内燃機関用冷却水流路とを単に接触させることにより熱交換を行う場合と比較して、混合燃料と内燃機関用冷却水との熱交換を促進することができる、即ち、熱交換効率を高めることができる。従って、混合燃料を第１気相燃料と第１液相燃料とに確実に分留することができる。
【００１５】
本発明に係る内燃機関の燃料分留装置の他の態様では、前記第２分留手段は、前記第１気相燃料を、前記モータ用冷却水が流れるモータ用冷却水流路に対して噴射する第２熱交換用噴射手段を有する。
【００１６】
この態様によれば、第２分留手段による熱交換が行われる際に、第２熱交換用噴射手段によって、第１気相燃料（或いは第２気相燃料が凝縮された燃料）がモータジェネレータ用冷却水流路に対して噴射される。よって、例えば第１気相燃料とモータジェネレータ用冷却水流路とを単に接触させることにより熱交換を行う場合と比較して、第１気相燃料とモータジェネレータ用冷却水との熱交換を促進することができる、即ち、熱交換効率を高めることができる。従って、第１気相燃料を第２気相燃料と第２液相燃料とに確実に分留することができる。
【００１７】
本発明に係る内燃機関の燃料分留装置の他の態様では、前記内燃機関の燃料タンクから前記第１分留手段へ前記混合燃料を導く分留通路と、前記第１気相燃料を前記第１分留手段から前記第２分留手段へ導く第１気相通路と、前記第１液相燃料を前記第１分留手段から前記燃料タンクに戻す第１リターン通路と、前記第２液相燃料を貯蔵する第２液相燃料用タンクと、前記第２液相燃料を前記第２分留手段から前記第２液相燃料用タンクへ導く第２液相通路と、前記第２気相燃料を前記第２分留手段から前記燃料タンクに戻す第２リターン通路とを備える。
【００１８】
この態様によれば、第１分留手段によって分留された第１液相燃料と第２分留手段によって分留された第２気相燃料とを燃料タンクに戻すと共に、第２分留手段によって分留された第２液相燃料を燃料タンクとは別個に設けられた第２液相燃料用タンクに貯蔵することができる。よって、混合燃料から第２液相燃料を確実に分離できる。尚、第２液相燃料用タンクは、例えば仕切りによって混合燃料と隔離されるようにして燃料タンク内部に設けてもよい。
【００１９】
本発明の内燃機関制御装置は上記課題を解決するために、上述した本発明に係る内燃機関の燃料分留装置（但し、その各種態様を含む）と、前記内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記第２液相燃料と前記第２液相燃料が分留された後の混合燃料とを、前記内燃機関の運転状態に応じて予め定められた噴射割合で噴射するように、前記燃料噴射手段を制御する制御手段とを備える。
【００２０】
本発明の内燃機関制御装置によれば、その動作時には、上述した本発明に係る内燃機関の燃料分留装置によって、混合燃料から第２液相燃料が分留される。即ち、第２液相燃料が分留された後の混合燃料には、第１液相燃料及び第２気相燃料が含まれる。
【００２１】
本発明では、例えばインジェクタ等の燃料噴射手段によって、例えばエンジン等の内燃機関の吸気通路或いは気筒内に燃料が噴射される。
【００２２】
本発明では特に、第２液相燃料と第２液相燃料が分留された後の混合燃料とを、内燃機関の運転状態に応じて予め定められた噴射割合で噴射するように、燃料噴射手段を制御する制御手段を備える。ここで、本発明に係る「内燃機関の運転状態」とは、例えば内燃機関の回転数、スロットル開度等、内燃機関に適合する噴射割合が変化し得るエンジンの物理的、電気的な状態全てを含む概念である。即ち、本発明によれば、例えば、混合燃料の一例としてのガソリンとエタノールとが混合されたエタノール混合燃料から分留された、エタノールを主として含む燃料（即ち、第２液相燃料）とガソリンを主として含む燃料（第２液相燃料が分留された後の混合燃料）とを、燃料噴射手段によって、内燃機関の運転状態によって決まる例えば要求オクタン価（或いは最適オクタン価）に応じて予め定められた噴射割合で、内燃機関に燃料が噴射される。よって、ガソリンよりも高いオクタン価を有するエタノールを主として含む燃料の噴射割合を、要求オクタン価の高い内燃機関の運転状態に対して大きくして予め設定することで、熱的或いはエネルギ的に効率的な内燃機関の駆動が可能となる。即ち、本発明によれば、例えばアクセルの踏込量に呼応して要求される出力を達成するための動作線（即ち、設計上好ましいとされる回転数とトルクとの関係線）上の回転数とトルクとの組合せを実現するために必要な燃料の噴射割合で、燃料を内燃機関に噴射することができ、内燃機関の性能を十分に発揮させることができる。
【００２３】
このように、本発明の内燃機関制御装置によれば、内燃機関の運転状態に応じて、より具体的には、例えば内燃機関の運転状態よって決まる要求オクタン価に応じて、熱的或いはエネルギ的に高効率で内燃機関が動作するように当該内燃機関を制御可能である。
【００２４】
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】
【００２５】
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実施形態に係る燃料分留装置について、図１から図３を参照して説明する。
【００２６】
先ず、本実施形態に係る燃料分留装置を備えたハイブリッド車両の構成について、図１を参照して説明する。ここに図１は、本実施形態に係る燃料分留装置を備えたハイブリッド車両の模式図である。
【００２７】
図１において、本実施形態に係る燃料分留装置を備えたハイブリッド車両１は、エンジン１００、燃料タンク４１０、モータジェネレータ２００、エンジン用冷却水流路３１１、第１ラジエータ３１０、モータジェネレータ用冷却水流路３２１、第２ラジエータ３２０、制御装置５００及び燃料分留装置６００を備えている。
【００２８】
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。
【００２９】
エンジン１００は、本発明に係る「内燃機関」の一例であり、図示しない４つの気筒を有している。即ち、エンジン１００は、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。
【００３０】
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及びサブタンク４２０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。本実施形態では、インジェクタ１２０は燃料タンク４１０から供給される燃料とサブタンク４２０から供給される燃料とを任意の噴射割合で噴射することが可能に構成されている。言い換えれば、インジェクタ１２０は、燃料タンク４１０から供給される燃料とサブタンク４２０から供給される燃料とを噴き分けることが可能に構成されている。インジェクタ１２０の燃料噴射割合及び噴射量は後述する制御装置５００により制御される。
【００３１】
尚、インジェクタ１２０は、燃料タンク４１０から供給される燃料を噴射するインジェクタとサブタンク４２０から供給される燃料を噴射するインジェクタとからなる別個に設けられた２つのインジェクタとして構成してもよい。更に、このような２つのインジェクタの両方を、気筒内に燃料を直接噴射する直噴インジェクタ或いは吸気通路内に燃料を噴射する（例えば、バンク毎など気筒群毎に又は気筒毎に設けられた）ポートインジェクタとして設けてもよいし、いずれか一方を直噴インジェクタとして設けると共に他方をポートインジェクタとしても設けてもよい。
【００３２】
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５００へ供給する。制御装置５００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。
【００３３】
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。
【００３４】
燃料タンク４１０は、エンジン１００の燃焼に供される燃料を貯蔵している。燃料タンク４１０に貯蔵された燃料は、図示しない燃料ポンプによって、燃料供給経路７１１を介してインジェクタ１２０に供給される。燃料供給経路７１１の途中には、アルコールセンサ５０が設けられている。アルコールセンサ５０は、燃料供給経路７１１における燃料のエタノール濃度を検出することが可能である。尚、アルコールセンサ５０は、燃料タンク４１０に設けてもよい。
【００３５】
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。
【００３６】
エンジン用冷却水流路３１１は、エンジン１００と第１ラジエータ３１０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３１１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、第１ラジエータ３１０において放熱し、再びエンジン用冷却水流路３１１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３１１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３１１中を循環させられる。また、エンジン用冷却水流路３１１には温度センサ５１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、第２ラジエータ３１０による放熱によって、約８０℃程度とされている。
【００３７】
モータジェネレータ用冷却水流路３２１は、モータジェネレータ２００と第２ラジエータ３２０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。発熱するモータジェネレータ２００を冷却するモータジェネレータ用冷却水流路３２１中の冷却水（即ち、モータジェネレータ用冷却水）は、モータジェネレータ２００を冷却する際に加熱されるが、第２ラジエータ３２０において放熱し、再びモータジェネレータ用冷却水流路３２１を流れることとなる。モータジェネレータ用冷却水は、モータジェネレータ用冷却水流路３２１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、モータジェネレータ用冷却水流路３２１中を循環させられる。また、モータジェネレータ用冷却水流路３２１には温度センサ５２が設けられており、モータジェネレータ用冷却水の温度（即ち、モータジェネレータ用冷却水温）を検出することが可能である。尚、モータジェネレータ用冷却水温は、第２ラジエータ３２０による放熱によって、約５０℃程度とされている。即ち、モータジェネレータ２００の温度がエンジン１００の温度より低いことに起因して、モータジェネレータ用冷却水温は、約８０℃とされるエンジン用冷却水温と比較して、より低い温度となっている。
【００３８】
制御装置５００は、例えば電子制御ユニット（Electronic Control Unit：ECU）を備え、周知の中央処理装置（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、アルコールセンサ５０等の各種センサ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、バスを介して接続されている。加えて、制御装置５００は、本発明に係る「制御手段」の一例であり、インジェクタ１２０を制御可能に構成されている。
【００３９】
燃料分留装置６００は、第１熱交換器６１０、第２熱交換器６２０、分留通路８１０、気相通路８２０、リターン通路８３０、液相通路８４０、リターン通路８５０及びサブタンク４２０を備えている。
【００４０】
燃料タンク４１０に貯蔵された燃料は、図示しないポンプによって、分留通路８１０を介して第１熱交換器６１０へ供給可能に構成されている。
【００４１】
第１熱交換器６１０は、本発明に係る「第１分留手段」の一例であり、燃料タンク４１０から分留通路８１０を介して供給される燃料とエンジン用冷却水流路３１１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燃料（即ち、約８０℃よりも低い沸点を有する留分を主として含む気体状の燃料）と液相燃料（即ち、約８０℃より高い沸点を有する留分を主として含む液体状の燃料）とに分留することが可能に構成されている。即ち、第１熱交換器６１０は、燃料タンク４１０から分留通路８１０を介して供給される燃料を、第１ラジエータ３１０出口側のエンジン用冷却水流路３１１（即ち、エンジン用冷却水流路３１１における第１ラジエータ３１０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成分を気化させるように構成されている。
【００４２】
尚、第１熱交換器６１０は、燃料タンク４１０から分留通路８１０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３１１（即ち、エンジン用冷却水流路３１１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成分を気化させるように構成してもよい。この場合には、燃料の気化を促進でき、燃料を気相燃料と液相燃料とに容易に分留することが可能になる。また、第１熱交換器６１０は、燃料タンク４１０から分留通路８１０を介して供給される燃料とエンジン用冷却水流路３１１を流れるエンジン冷却水との間における熱交換を、負圧雰囲気下で行うように構成してもよい。この場合にも、燃料の気化を促進でき、燃料を気相燃料と液相燃料とに容易に分留することが可能になる。
【００４３】
尚、第１熱交換器６１０には、エンジン用冷却水流路３１１に対して燃料を噴射するインジェクタを設けてもよい。この場合には、燃料とエンジン用冷却水流路３１１とを単に接触させることにより熱交換を行う場合と比較して、燃料とエンジン用冷却水との熱交換を促進することができる。
【００４４】
本実施形態では、燃料タンク４１０から供給された燃料が第１熱交換器６１０によって分留されて生じた気相燃料及び液相燃料をそれぞれ「第１気相燃料」及び「第１液相燃料」という。第１気相燃料は、第１熱交換器６１０内の上部に設けられた図示しない気相燃料用出口から気相通路８２０へ流出されるように構成されている。一方、第１液相燃料は、第１熱交換器６１０内の下部に設けられた図示しない液相燃料用出口からリターン通路８３０へ流出されるように構成されている。
【００４５】
気相通路８２０は、第１熱交換器６１０からの第１気相燃料を第２熱交換器６２０へ導くことが可能に構成されている。
【００４６】
リターン通路８３０は、第１熱交換器６１０からの第１液相燃料を燃料タンク４１０へ導くことが可能に構成されている。
【００４７】
第２熱交換器６２０は、第１熱交換器６１０から気相通路８２０を介して供給される第１気相燃料とモータジェネレータ用冷却水流路３２１を流れるモータジェネレータ用冷却水との間における熱交換を行うことにより、燃料を、モータジェネレータ用冷却水温である約５０℃を留出温度として気相燃料（即ち、約５０℃よりも低い沸点を有する留分を主として含む気体状の燃料）と液相燃料（即ち、約５０℃より高い沸点を有する留分を主として含む液体状の燃料）とに分留することが可能に構成されている。即ち、第２熱交換器６２０は、第１熱交換器６１０から気相通路８２０を介して供給される燃料を、第２ラジエータ３２０出口側のモータジェネレータ用冷却水流路３２１（即ち、モータジェネレータ用冷却水流路３２１における第２ラジエータ３２０によって約５０℃に調整されたモータジェネレータ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モータジェネレータ用冷却水温よりも低い沸点を有する成分を気化させるように構成されている。
【００４８】
尚、第２熱交換器６２０は、第１熱交換器６１０から気相通路８２０を介して供給される燃料を、モータジェネレータ２００出口側のモータジェネレータ用冷却水流路３２１（即ち、モータジェネレータ用冷却水流路３２１におけるモータジェネレータ２００によって約５０℃よりも高温とされたモータジェネレータ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モータジェネレータ用冷却水温よりも低い沸点を有する成分を気化させるように構成してもよい。この場合には、燃料の気化を促進でき、燃料を気相燃料と液相燃料とに容易に分留することが可能になる。また、第２熱交換器６２０は、第１熱交換器６１０から気相通路８２０を介して供給される燃料とモータジェネレータ用冷却水流路３２１を流れるモータジェネレータ用冷却水との間における熱交換を、負圧雰囲気下で行うように構成してもよい。この場合にも、燃料の気化を促進でき、燃料を気相燃料と液相燃料とに容易に分留することが可能になる。
【００４９】
尚、第２熱交換器６２０には、モータジェネレータ用冷却水流路３２１に対して燃料を噴射するインジェクタを設けてもよい。この場合には、燃料とモータジェネレータ用冷却水流路３２１とを単に接触させることにより熱交換を行う場合と比較して、燃料とモータジェネレータ用冷却水との熱交換を促進することができる。
【００５０】
本実施形態では、第１気相燃料が第２熱交換器６１０によって分留されて生じた気相燃料及び液相燃料をそれぞれ「第２気相燃料」及び「第２液相燃料」という。第２気相燃料は、第２熱交換器６２０内の上部に設けられた気相燃料用出口からリターン通路８５０へ流出されるように構成されている。一方、第２液相燃料は、第２熱交換器６２０内の下部に設けられた液相燃料用出口から液相通路８４０へ流出されるように構成されている。
【００５１】
リターン通路８５０は、第２熱交換器６２０からの第２気相燃料を燃料タンク４１０へ導くことが可能に構成されている。
【００５２】
液相通路８４０は、第２熱交換器６２０からの第２液相燃料をサブタンク４２０へ導くことが可能に構成されている。
【００５３】
サブタンク４２０は、第２熱交換器６２０から液相通路８４０によって導かれた第２液相燃料を貯蔵する。サブタンク４２０に貯蔵された燃料は、図示しない燃料ポンプによって、燃料供給経路７１２を介してインジェクタ１２０に供給される。尚、本実施形態では、サブタンク４２０は、燃料タンク４１０とは別個に設けているが、例えば仕切りによって燃料タンク４１０内の燃料と隔離されるようにして燃料タンク４１０の内部に設けてもよい。
【００５４】
次に、本実施形態に係る燃料分留装置による分留の流れについて、図１に加えて、図２を参照して説明する。ここに図２は、本実施形態に係る燃料分留装置による分留の流れを示すフローチャートである。
【００５５】
図２において、先ず、燃料供給経路７１１の途中に設けられたアルコールセンサ５０によって、燃料にエタノールが含まれているか否かが判定される（ステップＳ１１）。燃料にエタノールが含まれていないと判定された場合には（ステップＳ１１：ＮＯ）、制御装置５００は、処理を終了する。一方、燃料にエタノールが含まれ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に貯蔵された燃料が分留通路８１０を介して第１熱交換器６１０へ供給され、第１熱交換器６１０によって分留される（ステップＳ１２）。具体的には、先ず、燃料タンク４１０に貯蔵された燃料（本実施形態では、エタノール混合ガソリン）は、図示しないポンプによって、分留通路８１０を介して第１熱交換器６１０へ供給される。次に、第１熱交換器６１０によって、エタノール混合ガソリンと、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、エタノール混合ガソリンは、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℃以上である留分からなる第１液相燃料と沸点が約８０℃未満である留分からなる第１気相燃料とに分留される。ここで、エタノールの沸点が７８℃であることから、第１液相燃料は、エタノールを殆ど或いは全く含まず、第１気相燃料は、エタノールを含むことになる。
【００５６】
次に、第１熱交換器６１０による分留により生じた第１気相燃料は、気相通路８２０によって、第２熱交換器６２０に導かれる（ステップＳ１３）。一方、第１熱交換器６１０による分留により生じた第１液相燃料は、リターン通路８３０によって、燃料タンク４１０に戻される（ステップＳ２１）。即ち、沸点が約８０℃以上である留分（言い換えれば、エタノールを殆ど或いは全く含まない留分）を燃料タンク４１０に戻す。
【００５７】
続いて、第１熱交換器６１０から気相通路８２０を介して第２熱交換器６２０へ供給された第１気相燃料は、第２熱交換器６２０によって分留される（ステップＳ１４）。具体的には、第２熱交換器６１０によって、第１気相燃料（典型的には、気相通路８２０を流れる際に放熱され凝縮される）と、約５０℃であるモータジェネレータ用冷却水との間において熱交換が行われる。これにより、第１気相燃料は、モータジェネレータ用冷却水温である約５０℃を留出温度として、沸点が約５０℃以上である留分からなる第２液相燃料と沸点が約５０℃未満である留分からなる第２気相燃料とに分留される。ここで、エタノールの沸点が７８℃であることから、第２気相燃料は、エタノールを殆ど或いは全く含まず、第２液相燃料は、エタノールを含むことになる。
【００５８】
次に、第２熱交換器６２０による分留により生じた第２液相燃料は、液相通路８４０によって、サブタンク４２０に導かれ貯蔵される（ステップＳ１５）。一方、第２熱交換器６２０による分留により生じた第２気相燃料は、リターン通路８５０によって、燃料タンク４１０に戻される（ステップＳ３１）。即ち、沸点が約５０℃未満である留分（言い換えればエタノールを殆ど或いは全く含まない留分）を燃料タンク４１０に戻す。
【００５９】
よって、サブタンク４２０に貯蔵される第２液相燃料は、燃料タンク４１０に貯蔵されていたエタノール混合ガソリンから、沸点が約８０℃以上である留分（言い換えれば、エタノールを殆ど或いは全く含まない留分）と沸点が約５０℃未満である留分（言い換えれば、エタノールを殆ど或いは全く含まない留分）とが分留によって除かれた留分となる。即ち、サブタンク４２０に貯蔵される第２液相燃料は、燃料タンク４１０に貯蔵されていたエタノール混合ガソリンよりもエタノールを多く含むことになる。
【００６０】
このように、本実施形態に係る燃料分留装置によれば、燃料タンク４１０に貯蔵されているエタノール混合ガソリンから、エタノールを多く含む留分（即ち、粗エタノール）をサブタンク４２０内に分離できる。即ち、エタノール混合ガソリンから、高オクタン価を有するエタノールを多く含む留分を選択的に抜き出すことができる。よって、後述するように、エタノールを主として含む燃料（即ち、サブタンク４２０内の燃料）とガソリンを主として含む燃料（即ち、燃料タンク４１０内の燃料）とを、エンジン１００の運転状態に応じた割合で、エンジン１００に供給することが可能となる。
【００６１】
更に、本実施形態では特に、燃料タンク４１０に貯蔵された、１種類のエタノール混合ガソリンからエタノールを主として含む燃料とガソリンを主として含む燃料とを分離できるので、エタノールを主として含む燃料とガソリンを主として含む燃料とを別々に外部から供給する必要がなく、実践上有利である。
【００６２】
次に、本実施形態に係る制御装置によるインジェクタの制御について、図１に加えて、図３を参照して説明する。ここに図３は、本実施形態に係るエンジンの性能曲線及び動作線を示すグラフである。
【００６３】
図３の曲線Ｃ１は、エンジン１００のエンジン性能曲線であり、エンジン１００の全負荷の状態（即ち、ハイブリッド車両１におけるアクセル全開時）におけるトルクのエンジン回転数に対する変化を示している。
【００６４】
図３に示すように、ハイブリッド車両１のエンジン１００には、予め動作線Ｑ１が設定されており、制御装置５００は、この動作線Ｑ１に従ってエンジン１００の動作状態を制御している。即ち、動作線Ｑ１が示すトルク及びエンジン回転数となるように、エンジン１００の動作状態を制御している。ここで、動作線Ｑ１に従ったエンジン１００の動作状態を実現するために燃料に要求される要求オクタン価は、エンジン１００の動作状態（即ち、トルクとエンジン回転数の組み合わせ）によって異なる。即ち、例えば、エンジン１００の運転状態を、動作線Ｑ１における低速・高負荷領域（即ち、回転数が小さく且つトルクが大きい領域）である運転状態Ｒ２とするための要求オクタン価は、低速・低中負荷領域（即ち、回転数が小さく且つトルクが運転領域Ｒ２と比較して小さい領域）である運転状態Ｒ１や高速領域（即ち、回転数が運転領域Ｒ２と比較して大きい領域）である運転状態Ｒ３とするための要求オクタン価と比較して高い。このため、例えば、運転状態Ｒ３とするための要求オクタン価を有する燃料では、運転状態Ｒ２とするための要求オクタン価に対して不足してしまい、運転状態Ｒ２を実現することができないおそれがある。言い換えれば、最高出力トルクを発揮する高速側（即ち、運転状態Ｒ３）の要求オクタン価に適合した燃料では、低速側（即ち、運転状態Ｒ２）の要求オクタン価に対して不足してしまうおそれがある。
【００６５】
しかるに本実施形態では特に、制御装置５００は、燃料タンク４１０から供給される燃料（即ち、ガソリンを主として含む燃料）とサブタンク４２０から供給される燃料（即ち、エタノールを主として含む燃料）とを、エンジン１００の動作線Ｑ１に対応した噴射割合で噴射するように、インジェクタ１２０を制御する。
【００６６】
即ち、図３において、制御装置５００は、動作線Ｑ１上の運転領域Ｒ１、Ｒ２及びＲ３毎に要求される要求オクタン価に応じた割合で、ガソリンを主として含む燃料とエタノールを主として含む燃料とをインジェクタ１２０によって噴射させる。より具体的には、例えば、運転領域Ｒ１では、ガソリンを主として含む燃料を、エタノールを主として含む燃料よりも多く噴射させる。運転領域Ｒ２では、エタノールを主として含む燃料を、ガソリンを主として含む燃料よりも多く噴射させる。運転領域Ｒ３では、ガソリンを主として含む燃料とエタノールを主として含む燃料とを同程度の割合で噴射させる。即ち、制御装置５００は、要求オクタン価が高い運転領域Ｒ２に対しては、オクタン価がガソリンよりも高いエタノールを多く噴射するように、インジェクタ１２０の噴射割合を制御し、要求オクタン価が運転領域Ｒ２よりも低い運転領域Ｒ１或いはＲ３に対しては、オクタン価がエタノールよりも低いガソリンを多く噴射するように、インジェクタ１２０の噴射割合を制御する。よって、エンジン１００の運転状態に要求される要求オクタン価を有する燃料を、インジェクタ１２０によって噴射させることができる。従って、エンジン１００を、より確実に、動作線Ｑ１に従って動作させることができる、即ち、エンジン１００を熱的或いはエネルギ的に高効率で動作させることができる。
【００６７】
尚、本実施形態では特に、燃料分留装置６００によって、燃料タンク４１０に貯蔵されたエタノール混合ガソリンが、ガソリンを主として含む燃料とエタノールを主として含む燃料とに分離されているため、上述の如き、エンジン１００の運転状態に応じたインジェクタ１２０からの燃料の噴射制御が可能となる。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態に係る燃料分留装置６００によれば、燃料タンク４１０に貯蔵されたエタノール混合ガソリンを、ガソリンを主として含む燃料とエタノールを主として含む燃料とに分離できる。更に、本実施形態に係る制御装置５００によれば、燃料分留装置６００によって分離されたガソリンを主として含む燃料とエタノールを主として含む燃料とをエンジン１００の運転状態に応じた噴射割合でインジェクタ１２０から噴射させることができ、エンジン１００を熱的或いはエネルギ的に高効率で動作するように制御可能である。
【００６９】
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燃料分留装置、及び内燃機関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】
【００７０】
【図１】第１実施形態に係る燃料分留装置を備えたハイブリッド車両の模式図である。
【図２】第１実施形態に係る燃料分留装置による分留の流れを示すフローチャートである。
【図３】第１実施形態に係るエンジンの性能曲線及び動作線を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７１】
１…ハイブリッド車両、５０…アルコールセンサ、１００…エンジン、１２０…インジェクタ、２００…モータジェネレータ、３１０…第１ラジエータ、３２０…第２ラジエータ、４１０…燃料タンク、４２０…サブタンク、５００…制御装置、６１０…第１熱交換器、６２０…第２熱交換器、７１１、７１２…燃料供給経路、８１０…分留通路、８２０…気相通路、８３０…リターン通路、８４０…液相通路、８５０…リターン通路
【図１】
2007309197.tif 000003
【図２】
2007309197.tif 000004
【図３】
2007309197.tif 000005