(57)【要約】【課題】ガソリンとアルコールの混合燃料を燃焼して駆動する内燃機関であって比較的簡易な構成にて利便性の低下を抑制し、電気エネルギを効率良く得ることができる内燃機関の制御装置を提供することにある。【解決手段】エンジン本体１を始動するときにおいてエンジン本体１の温度が低温所定値以下である場合に、第４の燃料ポンプ９４および第５の開閉バルブ１０５を制御して第２の燃料タンク５０内の第２混合燃料８９を燃料噴射弁１１へ供給する電子制御装置１１０を具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガソリンおよびアルコールよりなる第１混合燃料と水を混合して非水溶液と第１水溶液とに相分離する相分離手段と、
前記相分離手段により相分離された前記第１水溶液と酸素からアルデヒドと水と電気エネルギを生成する燃料電池と、
前記燃料電池で得られた前記アルデヒドと水と前記燃料電池で反応しなかったアルコール分を含む第２水溶液をアルデヒドの気体とそれ以外の第３水溶液に分離する分離手段と、
前記分離手段で分離された第３水溶液を前記相分離手段へ送給する第３水溶液送給手段と、
前記相分離手段により相分離された前記非水溶液および前記アルデヒドよりなる第２混合燃料を貯留する第２混合燃料タンクと、
前記第２混合燃料タンク内に貯留された前記第２混合燃料を内燃機関の燃料噴射弁へ供給する第２混合燃料供給手段と、
内燃機関を始動するときにおいて前記内燃機関の温度が低温所定値以下である場合に、前記第２混合燃料供給手段を制御して前記第２混合燃料を前記内燃機関の燃料噴射弁へ供給する制御手段を具備する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載された内燃機関の制御装置であって、
前記第２混合燃料タンクは、前記相分離手段にて相分離される前記第１水溶液の液面より下方に配置される
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された内燃機関の制御装置であって、
前記第１水溶液を前記燃料電池へ送給する第１水溶液供給手段と、
前記第２混合燃料タンク内の前記第２混合燃料量を計測する第２混合燃料量計測手段とを具備し、
前記制御手段は、前記第２混合燃料量計測手段で計測された第２混合燃料量が少量所定値未満である場合に前記第１水溶液供給手段を制御して前記相分離手段で相分離された前記第１水溶液を前記燃料電池へ送給する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載された内燃機関の制御装置であって、
前記第１混合燃料を貯留する第１混合燃料タンクと、
前記第１混合燃料タンク内の第１混合燃料を前記相分離手段へ送給する第１混合燃料送給手段と、
前記相分離手段で相分離された前記第１水溶液中のアルコール濃度を計測するアルコール濃度計測手段と、
前記相分離手段で相分離された第１水溶液量を計測する第１水溶液量計測手段を具備し、
前記制御手段は、前記アルコール濃度計測手段で計測された前記第１水溶液中のアルコール濃度が所定値以上である場合、または前記第１水溶液量計測手段で計測された第１水溶液量が多量所定値以上である場合、前記第１混合燃料送給手段を制御して前記第１混合燃料タンクから前記相分離手段への前記第１混合燃料の送給を停止し、
前記アルコール濃度計測手段で計測された前記第１水溶液中のアルコール濃度が所定値未満であり、前記第１水溶液量計測手段で計測された第１水溶液量が多量所定値未満である場合、前記第１混合燃料送給手段を制御して前記第１混合燃料タンクから前記相分離手段へ前記第１混合燃料を送給する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載された内燃機関の制御装置であって、
前記制御手段は、前記第１水溶液量計測手段で計測された第１水溶液量が少量所定値以上である場合、または前記第１混合燃料送給手段により前記第１混合燃料タンク内の第１混合燃料を前記相分離手段へ送給している場合、前記第３水溶液送給手段を制御して前記分離手段から前記相分離手段への前記第３水溶液の送給を停止し、
前記第１水溶液量計測手段で計測された第１水溶液量が多量所定値未満であり、前記第１混合燃料送給手段による前記第１混合燃料タンクから前記相分離手段への前記第１混合燃料の送給を停止している場合、前記第３水溶液送給手段を制御して前記分離手段内の前記第３水溶液を前記相分離手段へ送給する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載された内燃機関の制御装置であって、
前記分離手段で分離された第３水溶液量を計測する第３水溶液量計測手段と、
前記燃料電池で生成した水を前記分離手段へ送給して回収する水回収手段と、
前記燃料電池で生成した水を系外へ排出する水排出手段を具備し、
前記制御手段は、前記第３水溶液量計測手段で計測された第３水溶液量が多量所定値以上である場合、前記水回収手段および前記水排出手段を制御して前記燃料電池で生成した水を系外へ排出し、前記第３水溶液量計測手段で計測された第３水溶液量が多量所定値未満である場合、前記水回収手段および前記水排出手段を制御して前記燃料電池で生成した水を前記分離手段へ送給して回収する
ことを特徴とする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、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境やエネルギなどの観点から、ガソリンとアルコール（例えばエタノールなど）を混合した混合燃料を燃焼して駆動する内燃機関を具備する自動車が開発されている。アルコールは単一成分でありその沸点がガソリンに含まれる低沸点成分よりも高い物質である。そのため、低温領域、例えばマイナス１５℃以下においては従来のガソリンを燃焼して駆動する内燃機関と比べて内燃機関の始動性が悪かった。具体的には、低温始動時にはアルコールはガソリンと比べて理論空燃比が小さく内燃機関の筒内へアルコールを多量に送り込む必要があり、筒内に設けられた点火プラグがアルコールで濡れかぶった状態となり発火しない可能性があった。また、アルコールはガソリンと比べて気化潜熱が高くアルコール気化時にこのアルコールの周囲を冷却しており、従来のガソリンを燃焼して駆動する内燃機関と比べて内燃機関の始動性を悪くする一因でもあった。よって、低温での内燃機関の始動性を向上させるため種々の改善が行われていた。
【０００３】
例えば、特許文献１には、水が蓄えられるリザーバタンクと、炭化水素系燃料にアルコールが混入したアルコール含有燃料が蓄えられる燃料タンクとを具備する内燃機関が記載されている。この内燃機関は、リザーバタンクから供給される水と燃料タンクから供給されるアルコール含有燃料と蓄える混合槽をさらに具備している。この混合槽にて、アルコールと水の混合流体とアルコール以外の炭化水素系燃料とに分離している。そして、この内燃機関では、混合槽内の上部層の液体を第１の燃料噴射弁へ供給し、混合槽内の下部層の液体を第２の燃料噴射弁へ供給している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２３１８２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した内燃機関では、低温始動時には混合槽にて分離されたアルコール以外の炭化水素系燃料を第１の燃料噴射弁へ供給することで低温での内燃機関の始動性を向上させることができるものの、リザーバタンク内の水は混合槽内での水の消費に伴って減少するため、リザーバタンク内の水が全て消費される前に水をリザーバタンク内へ供給しなければならず利便性が悪いという問題がある。また、上記特許文献１には排気管に凝縮器を設けて排ガス中から水を回収し、回収した水をリザーバタンクへ送給することで利便性を向上させる手法も開示されているが、水を得るだけのためにその機器構成が複雑になってしまっているという課題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、ガソリンとアルコールの混合燃料を燃焼して駆動する内燃機関であって低温時にも良好な始動性を確保しながら比較的簡易な構成にて利便性の低下を抑制し、更には電気エネルギを効率良く得ることもできる内燃機関の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】
【０００７】
上述した課題を解決する第１の発明に係る内燃機関の制御装置は、
ガソリンおよびアルコールよりなる第１混合燃料と水を混合して非水溶液と第１水溶液とに相分離する相分離手段と、
前記相分離手段により相分離された前記第１水溶液と酸素からアルデヒドと水と電気エネルギを生成する燃料電池と、
前記燃料電池で得られた前記アルデヒドと水と前記燃料電池で反応しなかったアルコール分を含む第２水溶液をアルデヒドの気体とそれ以外の第３水溶液に分離する分離手段と、
前記分離手段で分離された第３水溶液を前記相分離手段へ送給する第３水溶液送給手段と、
前記相分離手段により相分離された前記非水溶液および前記アルデヒドよりなる第２混合燃料を貯留する第２混合燃料タンクと、
前記第２混合燃料タンク内に貯留された前記第２混合燃料を内燃機関の燃料噴射弁へ供給する第２混合燃料供給手段と、
内燃機関を始動するときにおいて前記内燃機関の温度が低温所定値以下である場合に、前記第２混合燃料供給手段を制御して前記第２混合燃料を前記内燃機関の燃料噴射弁へ供給する制御手段を具備する
ことを特徴とする。
【０００８】
上述した課題を解決する第２の発明に係る内燃機関の制御装置は、
第１の発明に係る内燃機関の制御装置であって、
前記第２混合燃料タンクが、前記相分離手段にて相分離される前記第１水溶液の液面より下方に配置される
ことを特徴とする。
【０００９】
上述した課題を解決する第３の発明に係る内燃機関の制御装置は、
第１の発明または第２の発明に係る内燃機関の制御装置であって、
前記第１水溶液を前記燃料電池へ送給する第１水溶液供給手段と、
前記第２混合燃料タンク内の前記第２混合燃料量を計測する第２混合燃料量計測手段とを具備し、
前記制御手段が、前記第２混合燃料量計測手段で計測された第２混合燃料量が少量所定値未満である場合に前記第１水溶液供給手段を制御して前記相分離手段で相分離された前記第１水溶液を前記燃料電池へ送給する
ことを特徴とする。
【００１０】
上述した課題を解決する第４の発明に係る内燃機関の制御装置は、
第１乃至第３の発明の何れか一つに係る内燃機関の制御装置であって、
前記第１混合燃料を貯留する第１混合燃料タンクと、
前記第１混合燃料タンク内の第１混合燃料を前記相分離手段へ送給する第１混合燃料送給手段と、
前記相分離手段で相分離された前記第１水溶液中のアルコール濃度を計測するアルコール濃度計測手段と、
前記相分離手段で相分離された第１水溶液量を計測する第１水溶液量計測手段を具備し、
前記制御手段が、前記アルコール濃度計測手段で計測された前記第１水溶液中のアルコール濃度が所定値以上である場合、または前記第１水溶液量計測手段で計測された第１水溶液量が多量所定値以上である場合、前記第１混合燃料送給手段を制御して前記第１混合燃料タンクから前記相分離手段への前記第１混合燃料の送給を停止し、
前記アルコール濃度計測手段で計測された前記第１水溶液中のアルコール濃度が所定値未満であり、前記第１水溶液量計測手段で計測された第１水溶液量が多量所定値未満である場合、前記第１混合燃料送給手段を制御して前記第１混合燃料タンクから前記相分離手段へ前記第１混合燃料を送給する
ことを特徴とする。
【００１１】
上述した課題を解決する第５の発明に係る内燃機関の制御装置は、
第４の発明に係る内燃機関の制御装置であって、
前記制御手段が、前記第１水溶液量計測手段で計測された第１水溶液量が少量所定値以上である場合、または前記第１混合燃料送給手段により前記第１混合燃料タンク内の第１混合燃料を前記相分離手段へ送給している場合、前記第３水溶液送給手段を制御して前記分離手段から前記相分離手段への前記第３水溶液の送給を停止し、
前記第１水溶液量計測手段で計測された第１水溶液量が多量所定値未満であり、前記第１混合燃料送給手段による前記第１混合燃料タンクから前記相分離手段への前記第１混合燃料の送給を停止している場合、前記第３水溶液送給手段を制御して前記分離手段内の前記第３水溶液を前記相分離手段へ送給する
ことを特徴とする。
【００１２】
上述した課題を解決する第６の発明に係る内燃機関の制御装置は、
第１乃至第５の発明の何れか一つに係る内燃機関の制御装置であって、
前記分離手段で分離された第３水溶液量を計測する第３水溶液量計測手段と、
前記燃料電池で生成した水を前記分離手段へ送給して回収する水回収手段と、
前記燃料電池で生成した水を系外へ排出する水排出手段を具備し、
前記制御手段が、前記第３水溶液量計測手段で計測された第３水溶液量が多量所定値以上である場合、前記水回収手段および前記水排出手段を制御して前記燃料電池で生成した水を系外へ排出し、前記第３水溶液量計測手段で計測された第３水溶液量が多量所定値未満である場合、前記水回収手段および前記水排出手段を制御して前記燃料電池で生成した水を前記分離手段へ送給して回収する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、低温始動時には、第２混合燃料、すなわちガソリンおよびアルコールよりなる第１混合燃料の相分離後の非水溶液とアルデヒドからなる第２混合燃料を燃料噴射弁へ供給するので、低温時にも良好な始動性を確保を確保することができる。特に相分離のための水供給用として、分離手段で分離された水を相分離手段へ送給する第３水溶液送給手段を具備しており、この第３水溶液送給手段自体は燃料電池からの廃液を利用した比較簡単な機器で済む。これにより、効率良く水を循環させることができ水補給の必要性を低くすることができるため利便性が向上する。また、燃料電池では電気エネルギを得ることもでき、機械エネルギを電気エネルギに変換する場合と比べて効率良く電気エネルギを得ることができる。
【００１４】
本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、第２混合燃料タンクが、相分離手段にて相分離される第１水溶液の液面より下方に配置されることにより、相分離手段にて分離した非水溶液は重力の作用により第２混合燃料タンクへ送給される。そのため、相分離手段から第２混合燃料タンクへ非水溶液を送給する機器が簡易になり、設備コスト増を抑制できる。
【００１５】
本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、制御手段が、第２混合燃料量計測手段で計測された第２混合燃料量が少量所定値未満である場合、第１水溶液供給手段を制御して相分離手段で相分離された第１水溶液を燃料電池へ送給する。これにより、燃料電池で電気エネルギを得ることができる上に、燃料電池にてアルデヒドを得ることができる。このアルデヒドを第２混合燃料タンクへ送給でき、この第２混合燃料タンク内にアルデヒドを貯留して所定量の第２混合燃料を確保できる。
【００１６】
本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、制御手段が、第１水溶液中のアルコール濃度または第１水溶液量に応じて、第１混合燃料送給手段を制御して第１混合燃料タンクから相分離手段への第１混合燃料の送給を調整できる。その結果、相分離手段で相分離された第１水溶液中のアルコール濃度をほぼ一定に維持することができる。さらに、第１水溶液量をほぼ一定に維持できる。よって、第１水溶液のアルコール分を燃料とする燃料電池での反応効率の低下を抑制できる。
【００１７】
本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、制御手段が、第１水溶液量計測手段で計測された第１水溶液量が少量所定値以上である場合、または第１混合燃料送給手段により第１混合燃料タンク内の第１混合燃料を相分離手段へ送給している場合、第３水溶液送給手段を制御して分離手段から相分離手段への第３水溶液の送給を停止し、第１水溶液量計測手段で計測された第１水溶液量が多量所定値未満であり、第１混合燃料送給手段による第１混合燃料タンクから相分離手段への第１混合燃料の送給を停止している場合、第３水溶液送給手段を制御して分離手段内の第３水溶液を相分離手段へ送給する。これにより、分離手段から相分離手段への第３水溶液の送給量を調整することができる。その結果、相分離手段で相分離された第１水溶液中のアルコール濃度をほぼ一定に維持することができると共に、第１水溶液量をほぼ一定に維持することができる。よって、第１水溶液を燃料とする燃料電池での反応効率の低下を抑制できる。
【００１８】
本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、制御手段が、第３水溶液量計測手段で計測された第３水溶液量が多量所定値以上である場合、水回収手段および水排出手段を制御して燃料電池で生成した水を系外へ排出し、第３水溶液量計測手段で計測された第３水溶液量が多量所定値未満である場合、水回収手段および水排出手段を制御して燃料電池で生成した水を分離手段へ送給して回収する。これにより、燃料電池で発生した水を回収して相分離手段へ送給することができ、相分離手段で利用される水量の低下を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明に係る内燃機関の制御装置の最良の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００２０】
［第一の実施形態］
本発明に係る内燃機関の制御装置の第一の実施形態につき図１〜図４を参照して説明する。本実施形態では、ガソリンに含まれる低沸点（揮発性の高い）成分よりも高沸点（揮発性の低い）成分であるエタノールとガソリンを含む第１混合燃料を燃焼して駆動する内燃機関に適用した場合について説明する。
図１は内燃機関の制御装置の一実施形態を模式的に示した図であり、図２はその制御フローを示す図である。図３は図２におけるエンジン本体始動シーケンスの制御フローを示す図であり、図４は図２における電力供給シーケンスの制御フローを示す図である。
【００２１】
本実施形態に係る内燃機関の制御装置は、アルコール、例えばエタノールと、ガソリンとを混合してなる第１混合燃料を燃焼して駆動する内燃機関の始動の制御に利用される。
【００２２】
この内燃機関の制御装置１２０は、図１に示すように、第１の燃料タンク（第１混合燃料タンク）６１、相分離タンク（相分離手段）２０、燃料電池３０、アルデヒド分離槽（分離手段）４０、第２の燃料タンク（第２混合燃料タンク）５０、燃料供給経路６０、内燃機関の燃料噴射弁１１などを具備する。第１の燃料タンク６１にはガソリンおよびエタノールの第１混合燃料８１が貯留されている。前記第１混合燃料８１としては、エタノール濃度が２０％のＥ２０、エタノール濃度が５０％のＥ５０、エタノール濃度が８５％のＥ８５などが挙げられる。
【００２３】
内燃機関であるエンジン本体１はシリンダヘッド２とシリンダブロック３とピストン４で形成される燃焼室５を具備する。さらに、吸気ポート６および排気ポート７と燃焼室５を開閉可能な吸気バルブ８および排気バルブ９を具備する。燃焼室５の上部略中央に点火プラグ１０が配置される。
【００２４】
さらに、エンジン本体１には冷却水循環経路７０が設けられている。冷却水循環経路７０はエンジン本体１のウォータジャケットとラジエータ７１で冷却水を循環させるための循環パイプ７５を有する。この冷却水循環経路７０には、ウォータポンプ７３、サーモスタットバルブ７４、および迂回パイプ７６が設けられている。
【００２５】
サーモスタットバルブ７４により、冷却水の温度が高い暖気時には、エンジン本体１のウォータジャケットから排出された冷却水はラジエータ７１を通ってエンジン本体１のウォータジャケット内へ送給される。他方、冷却水の温度が低い冷機時には、エンジン本体１のウォータジャケットから排出された冷却水は迂回パイプ７６を通ってエンジン本体１のウォータジャケット内へ送給される。すなわち、冷却水は、暖機時にはラジエータ７１を通って循環し、冷機時にはラジエータ７１を迂回して循環している。
【００２６】
上述した循環パイプ７５はアルデヒド分離槽４０近傍を通るように配置される。そしてこの循環パイプ７５におけるアルデヒド分離槽４０近傍に位置して分離槽熱源（加熱手段）７２が設けられる。分離槽熱源７２は冷却水流通方向にてラジエータ７１の上流側に配置される。分離槽熱源７２としては例えば熱交換器などが挙げられる。分離槽熱源７２の温度としては、アルデヒドが気化するアルデヒド気化温度、たとえばアセトアルデヒドの沸点２０．２℃よりも高温の２５℃以上が挙げられる。よって、エンジン本体１の排熱を分離槽熱源７２にて有効に利用できる。
【００２７】
上述した燃料供給経路６０は、第１の燃料タンク６１と燃料噴射弁１１に接続して設けられた、デリバリー・ライン６２およびリターン・ライン６３を具備する。デリバリー・ライン６２には燃料の流通方向上流側から第１の燃料ポンプ９１および第１の開閉バルブ１０１が設けられる。リターン・ライン６３には燃圧レギュレータ６４が設けられる。そして、燃圧レギュレータ６４を迂回する迂回ライン６５が設けられると共に、この迂回ライン６５の途中に第６の開閉バルブ１０６が設けられる。第１の燃料ポンプ９１を作動させ、第１の開閉バルブ１０１を開放することで、第１の燃料タンク６１内の第１混合燃料８１は、デリバリー・ライン６２を通って、燃料噴射弁１１へ供給される。このリターン・ライン６３により、燃料噴射弁１１から噴射されなかった余剰の燃料が第１の燃料タンク６１へ送給される。デリバリー・ライン６２、第１の燃料ポンプ９１、および第１の開閉バルブ１０１が第１混合燃料供給手段をなす。
【００２８】
上述したデリバリー・ライン６２における第１の燃料ポンプ９１と第１の開閉バルブ１０１の間と相分離タンク２０に接続して送給ライン６６が設けられる。この送給ライン６６の途中に第２の開閉バルブ１０２が設けられる。第２の開閉バルブ１０２を開放することにより、第１の燃料タンク６１内の第１混合燃料８１は送給ライン６６を通って相分離タンク２０へ送給される。送給ライン６６および第２の開閉バルブ１０２が第１混合燃料送給手段をなす。
【００２９】
相分離タンク２０には予め水が貯留されている。そのため、この相分離タンク２０に第１混合燃料８１が送給されると、第１混合燃料８１のエタノール分が水に溶解して第１水溶液８２の相（下部側の相）が生じると共に、第１混合燃料８１のガソリン分が水に溶解しない非水溶液８３の相（上部側の相）が生じる。すなわち、相分離タンク２０内では第１水溶液８２の相と非水溶液８３の相に分離する。
【００３０】
相分離タンク２０の底部２０ａと燃料電池３０のアノード３１に連通して第１水溶液送給ライン２１が設けられる。この第１水溶液送給ライン２１の途中に第２の送給ポンプ（第２の燃料ポンプ）９２が設けられる。第１水溶液送給ライン２１および第２の送給ポンプ９２により、相分離タンク２０内の第１水溶液８２は燃料電池３０のアノード３１へ送給される。相分離タンク２０の側壁部２０ｃにおける底部２０ａと頂部２０ｂとの間の略中央部と第２の燃料タンク５０に連通して非水溶液送給ライン（非水溶液送給手段）２２が設けられる。この非水溶液送給ライン２２により、相分離タンク２０内の非水溶液８３は第２の燃料タンク（第２混合燃料タンク）５０へ送給される。なお、第１水溶液送給ライン２１および第２の送給ポンプ９２が第１水溶液送給手段をなす。
【００３１】
燃料電池３０はアノード３１とカソード３２を具備する。アノード３１とカソード３２との間に固体電解質膜３３が密着して配置される。燃料電池３０としては直接エタノール型燃料電池（ＤＥＦＣ）が挙げられる。アノード３１およびカソード３２は、導線３４，３５を介してバッテリ３６と接続している。アノード３１には第１水溶液８２が送給され、カソード３２には空気８４が送給される。
【００３２】
そして、上述した燃料電池３０ではそれぞれの極にて以下の主反応が起きている。
（１）アノード側
ＣＨ3ＣＨ2ＯＨ  →  ＣＨ3ＣＨＯ  ＋  ２Ｈ+  ＋  ２ｅ-        ・・・（１）
（２）カソード側
Ｏ2  ＋４Ｈ+  ＋４ｅ-  →  ２Ｈ2Ｏ                            ・・・（２）
【００３３】
すなわち、第１水溶液８２中のエタノール分は燃料電池３０のアノード３１の反応に供せられる。空気８４中の酸素は燃料電池３０のカソード３２の反応に供せられる。そして、アノード３１ではアセトアルデヒドが生成し電気エネルギが生じている。カソード３２では水が生じている。
【００３４】
上述した燃料電池３０のアノード３１とアルデヒド分離槽４０を連通して第１の排出管３７が設けられる。燃料電池３０のカソード３２に水排出管３８が連通して設けられる。第１の排出管３７により、アノード３１で生成したアセトアルデヒドと未反応のエタノール分を含む第１水溶液を含有する第２水溶液８６はアルデヒド分離槽４０へ送給される。水排出管３８により、燃料電池３０のカソード３２で得られた水８５は系外へ排出可能になっている。この水排出管３８の途中に第４の開閉バルブ１０４が設けられる。水排出管３８における第４の開閉バルブ１０４の上流側とアルデヒド分離槽４０を連通して水送給ライン３９が設けられる。この水送給ライン３９の途中に第３の開閉バルブ１０３が設けられる。
【００３５】
よって、第３の開閉バルブ１０３を開放する一方、第４の開閉バルブ１０４を閉塞することにより、燃料電池３０のカソード３２にて得られた水８５は水排出ライン３８から水送給ライン３９を通ってアルデヒド分離槽４０へ送給される。そして、この水８５はアルデヒド分離槽４０に貯留される。水排出管３８および第４の開閉バルブ１０４が水排出手段をなし、水排出管３８および水送給ライン３９ならびに第３の開閉バルブ１０３が水回収手段をなす。
【００３６】
アルデヒド分離槽４０の底面４０ａ近傍に上述した分離槽熱源７２が配置される。アルデヒド分離槽４０は分離槽熱源７２により上述したアルデヒド気化温度以上に加熱されて第２水溶液８６からアルデヒドの気体８８ａとそれ以外の第３水溶液８７とに分離される。アルデヒド分離槽４０の頂面４０ｂと第２の燃料タンク５０の側壁５０ｃを連通してアルデヒド気体送給ライン４２が設けられる。アルデヒドの気体８８ａは、このライン４２を通っている間にて冷却されて液化し、このアルデヒドの液体８８ｂは第２の燃料タンク５０内に貯留される。また、アルデヒド分離槽４０の頂面４０ｂと相分離タンク２０の側壁２０ｃにおける非水溶液送給ライン２２の下部に連通して第３水溶液送給ライン４１が設けられる。この第３水溶液送給ライン４１の途中に第３水溶液送給ポンプ（第３の燃料ポンプ）９３が設けられる。第３水溶液送給ライン４１および第３の燃料ポンプ９３が第３水溶液送給手段をなす。
【００３７】
第２の燃料タンク５０の底部５０ａと、デリバリー・ライン６２における第１の開閉バルブ１０１と燃料噴射弁１１との間に連通して第２混合燃料送給ライン５１が設けられる。この第２混合燃料送給ライン５１の途中に、第２混合燃料供給方向上流側から第４の燃料ポンプ９４および第５の開閉バルブ１０５が設けられる。第２混合燃料送給ライン５１および第４の燃料ポンプ９４ならびに第５の開閉バルブ１０５が第２混合燃料供給手段をなす。
【００３８】
上述した内燃機関の制御装置１２０は制御手段である電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す）１１０をさらに具備する。
このＥＣＵ１１０は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタなどを備えたマイクロコンピュータからなる。ＥＣＵ１１０には水温センサ（温度検出手段）１１５の検出信号が入力される。ＥＣＵ１１０には第１の液面検出器（第１水溶液量計測手段）１１１の検出信号が入力される。ＥＣＵ１１０には第２の液面検出器（第３水溶液量計測手段）１１２の検出信号が入力される。ＥＣＵ１１０には第３の液面検出器（第２混合燃料量計測手段）１１３の検出信号が入力される。ＥＣＵ１１０にはエタノール濃度検出器（アルコール濃度計測手段）１１４の検出信号が入力される。さらに、ＥＣＵ１１０にはバッテリ電圧検出器（電圧検出手段）１１６の検出信号が入力される。
【００３９】
上述した水温センサ１１５はエンジン本体１のウォータジャケット内を流れる冷却水（冷却媒体）の温度Ｔｗを検出している。上述した第１の液面検出器１１１は相分離タンク２０内に溜められる第１水溶液８２の液面８２ａを検出している。上述した第２の液面検出器１１２はアルデヒド分離槽４０内に溜められる第３水溶液８７の液面８７ａを検出している。上述した第３の液面検出器１１３は第２の燃料タンク５０内に溜められる第２混合燃料８９の液面８９ａを検出している。上述したエタノール濃度検出器１１４は相分離タンク２０内の第１水溶液中のエタノール濃度を計測している。上述したバッテリ電圧検出器１１６はバッテリ３６の電圧を検出している。
【００４０】
そして、ＥＣＵ１１０は、エンジン本体１を始動するときにおいてエンジン本体１の温度が低温所定値以下であり、第３の液面検出器１１３で計測された第２混合燃料量が多量所定値以上である場合に、第４の燃料ポンプ９４を作動させ第５の開閉バルブ１０５を開放して第２の燃料タンク５０内の第２混合燃料８９を燃料噴射弁１１へ供給する。
【００４１】
ＥＣＵ１１０は、第３の液面検出器１１３で計測された第２混合燃料量が少量所定値未満である場合、第２の送給ポンプ９２を作動させて相分離タンク２０で相分離された第１水溶液８２を燃料電池３０へ送給する。
【００４２】
ＥＣＵ１１０は、エタノール濃度計測器１１４で計測された第１水溶液８２中のエタノール濃度が所定値以上である、または第１の液面検出器１１１で計測された第１水溶液量が多量所定値（規定量上限）以上である場合、第２の開閉バルブ１０２を閉塞して第１の燃料タンク６１から相分離タンク２０への第１混合燃料８１の送給を停止し、エタノール濃度検出器１１４で検出された第１水溶液８２中のエタノール濃度が所定値未満であり、第１の液面検出器１１１で検出された第１水溶液量が多量所定値（規定量上限）未満である場合、第１の燃料ポンプ９１を作動させ、第２の開閉バルブ１０２を開放して第１の燃料タンク６１から相分離タンク２０へ第１混合燃料８１を送給する。
【００４３】
ＥＣＵ１１０は、第１の液面検出器１１１で計測された第１水溶量が少量所定値（規定量下限）以上である、または第２の開閉バルブ１０２を開放して第１の燃料タンク６１の第１混合燃料８１を相分離タンク２０へ送給している場合、第３の燃料ポンプ９３を停止させてアルデヒド分離槽４０から相分離タンク２０への第３水溶液８７の送給を停止し、第１の液面検出器１１１で検出された第１水溶液量が少量所定値（規定量下限）未満であり、第２の開閉バルブ１０２を閉塞して第１の燃料タンク６１から相分離タンク２０への第１混合燃料８１の送給を停止している場合、第３の燃料ポンプ９３を作動させてアルデヒド分離槽４０内の第３水溶液８７を相分離タンク２０へ送給する。
【００４４】
ＥＣＵ１１０は、第２の液面検出器１１２で検出された第３水溶液量が多量所定値（規定量）以上である場合、第３の開閉バルブ１０３を閉塞し第４の開閉バルブ１０４を開放して燃料電池３０で生成した水８５を系外へ排出し、第２の液面検出器１１２で検出された第３水溶液量が多量所定値（規定量）未満である場合、第３の開閉バルブ１０３を開放し第４の開閉バルブ１０４を閉塞して燃料電池３０で生成した水８５をアルデヒド分離槽４０へ送給して回収する。
【００４５】
このようなＥＣＵ１１０による制御を、図２〜図４を用いて説明する。
【００４６】
図２に示すように、最初に、ステップＳ１０にてエンジン本体始動シーケンスが行われ、ステップＳ２０に進む。このステップＳ２０にて電力供給シーケンスが行われ、ステップＳ４０に進む。このステップＳ４０にてエンジン本体１を停止するか判定し、エンジン本体１を停止しない場合にはステップＳ１０に戻る。他方、エンジン本体１を停止する場合には、終了となる。
【００４７】
続いて、エンジン本体始動シーケンスについて、図３を参照して説明する。
図３に示すように、このシーケンスにおいては、最初に、ステップＳ１１にて、エンジン本体１が始動済みか判定する。エンジン本体１が始動済みである場合、エンジン本体始動シーケンスが終了となる。他方、エンジン本体１が始動済みでは無い場合にはステップＳ１２に進む。
【００４８】
続いて、ステップＳ１２にて、エンジン本体１の温度が低温所定値以下であるか判定する。水温センサ１１５にて検出されたエンジン本体１のウォータジャケット内の冷却水の温度が、エタノールが気化しづらい低温所定値、例えばマイナス１５℃以下である場合にはステップＳ１３に進む。他方、水温センサ１１５にて検出されたエンジン本体１のウォータジャケット内の冷却水の温度が、低温所定値よりも高い場合にはステップＳ１６に進む。
【００４９】
続いて、ステップＳ１３にて、第２の燃料タンク５０の燃料量が規定上限以下であるか判定する。第３の液面検出器１１３にて検出された第２の燃料タンク５０に貯留される第２混合燃料８９が規定上限（多量所定値）以上である場合には、ステップＳ１４に進む。他方、第３の液面検出器１１３にて検出された第２の燃料タンク５０に貯留される第２混合燃料８９が規定上限（多量所定値）未満である場合には、ステップＳ１６に進む。
【００５０】
ステップＳ１４にて、第１の燃料ポンプ９１を停止し、第４の燃料ポンプ９４を作動させる。第１の開閉バルブ１０１を閉塞する一方、第５の開閉バルブ１０５を開放する。そして、第６の開閉バルブ１０６を一定時間開放し、その後閉塞する。すなわち、第２の燃料タンク５０内の第２混合燃料８９を燃料噴射弁１１へ供給する。
【００５１】
続いて、ステップＳ１５に進み、このステップＳ１５にてエンジン本体１の挙動が安定であるか判定する。エンジン本体１の挙動が安定している場合にはステップＳ１６に進む。他方、エンジン本体１の挙動が安定していない場合にはステップＳ１１に戻る。
【００５２】
続いて、ステップＳ１６にて、第４の燃料ポンプ９４を停止し、第１の燃料ポンプ９１を作動させる。第５の開閉バルブ１０５を閉塞すると共に、第６の開閉バルブ１０６を閉塞し、第１の開閉バルブ１０１を開放する。すなわち、第１の燃料タンク６１内の第１混合燃料８１を燃料噴射弁１１へ供給する。そして、エンジン本体始動シーケンスが終了となる。
【００５３】
続いて、電力供給シーケンスについて、図４を参照して説明する。
図４に示すように、このシーケンスにおいては、最初に、ステップＳ２１にて、電力供給が必要であるか判定する。バッテリ電圧検出器１１６で検出された検出信号に基づき電力供給が必要であると判定した場合、ステップＳ２３に進む。他方、バッテリ電圧検出器１１６で検出された検出信号に基づき電力供給が必要でないと判定した場合、ステップＳ２２に進む。
【００５４】
続いて、ステップＳ２２にて、第２の燃料タンク５０の燃料量が規定下限以上であるか判定する。第３の液面検出器１１３で検出された第２の燃料タンク５０内の第２混合燃料量が規定下限（少量所定値）未満である場合、ステップＳ２３に進む。他方、第３の液面検出器１１３で検出された第２の燃料タンク５０内の第２混合燃料量が規定下限（少量所定値）以上である場合、ステップＳ３４に進む。このステップＳ３４にて、第２の燃料ポンプ９２、第３の燃料ポンプ９３、および第４の燃料ポンプ９４を停止する。そして、第２の開閉バルブ１０２、第３の開閉バルブ１０３、第４の開閉バルブ１０４、および第５の開閉バルブ１０５を閉塞する。すなわち、第２の燃料タンク５０から燃料噴射弁１１への第２混合燃料８９の供給を停止し、電力供給シーケンスが終了となる。
【００５５】
続いて、ステップＳ２３にて、相分離タンク２０の水とエタノール分のエタノール濃度が規定値以上であるか判定する。エタノール濃度検出器１１４で検出されたエタノール濃度が規定値以上である場合にはステップＳ２５−１に進む。他方、エタノール濃度検出器１１４で検出されたエタノール濃度が規定値未満である場合にはステップＳ２４に進む。
【００５６】
続いて、ステップＳ２４にて相分離タンク２０の水とエタノール分が規定量上限以上であるか判定する。第１の液面検出器１１１で検出された第１水溶液８２の液面８２ａが規定量上限（多量所定値）以上である場合にはステップＳ２５−１に進む。他方、第１の液面検出器１１１で検出された第１水溶液８２の液面８２ａが規定量上限（多量所定値）未満である場合にはステップＳ２５−２に進む。
【００５７】
続いて、ステップＳ２５−１にて第２の開閉バルブ１０２を閉塞しステップＳ２６に進む。ステップＳ２５−２にて第２の開閉バルブ１０２を解放しステップＳ２６に進む。
【００５８】
続いて、ステップＳ２６にて第２の燃料ポンプ９２を作動させる。これにより、燃料電池３０で電気エネルギが発生し、この電気エネルギがバッテリ３６へ供給される。続いて、ステップＳ２７に進み、このステップＳ２７にて、相分離タンク２０の水とエタノール分が規定量下限以上であるか判定する。第１の液面検出器１１１で検出された第１水溶液８２の液面８２が規定量下限（少量所定値）以上である場合には、ステップＳ２９−１に進む。他方、第１の液面検出器１１１で検出された第１水溶液８２の液面８２が規定量下限（少量所定値）未満である場合には、ステップＳ２８に進む。ステップＳ２８にて、第２の開閉バルブ１０２が開放しているか判定する。第２の開閉バルブ１０２が開放している場合には、ステップＳ２９−１に進む。他方、第２の開閉バルブ１０２が閉塞している場合には、ステップＳ２９−２に進む。
【００５９】
続いて、ステップＳ２９−１にて、第３の燃料ポンプ９３を停止し、ステップＳ３０に進む。ステップＳ２９−２にて、第３の燃料ポンプ９３を作動させ、ステップＳ３０に進む。
【００６０】
続いて、ステップＳ３０にて、アルデヒド分離槽４０の液量が規定量以上であるか判定する。第２の液面検出器１１２にて検出された第３水溶液８７の液面８７ａが規定量（所定値）以上である場合には、ステップＳ３１−１に進む。第２の液面検出器１１２にて検出された第３水溶液８７の液面８７ａが規定量（所定値）未満である場合には、ステップＳ３１−２に進む。
【００６１】
続いて、ステップＳ３１−１にて、第３の開閉バルブ１０３を閉塞する一方、第４の開閉バルブ１０４を開放し、ステップＳ３２へ進む。ステップＳ３１−２にて、第３の開閉バルブ１０３を開放する一方、第４の開閉バルブ１０４を閉塞し、ステップＳ３２へ進む。
【００６２】
続いて、ステップＳ３２にて、第２の燃料タンク５０の燃料量が規定上限以上であるか判定する。すなわち、第３の液面検出器１１３にて検出された第２混合燃料８９の液面８９ａが規定上限（多量所定値）以上である場合には、ステップＳ３３−１に進む。第３の液面検出器１１３にて検出された第２混合燃料８９の液面８９ａが規定上限（多量所定値）未満である場合には、ステップＳ３３−２に進む。
【００６３】
続いて、ステップＳ３３−１にて、第４の燃料ポンプ９４を作動させ、第５の開閉バルブ１０５を開放する。すなわち、第２の燃料タンク５０内の第２混合燃料８９を燃料噴射弁１１へ供給する。そして、電力供給シーケンスが終了となる。ステップＳ３３−２にて、第４の燃料ポンプ９４を停止し、第５の開閉バルブ１０５を閉塞する。第２の燃料タンク５０から燃料噴射弁１１への第２混合燃料８９の供給を停止する。そして、電力供給シーケンスが終了となる。
【００６４】
したがって、本実施形態に係る内燃機関の制御装置１２０によれば、ＥＣＵ１１０が、エンジン本体１を始動するときにおいてエンジン本体１の温度が低温所定値以下であり、第３の液面検出器１１３にて計測された第２混合燃料量が多量所定値以上である場合に、第４の燃料ポンプ９４を作動させ第５の開閉バルブ１０５を開放して第２の燃料タンク５０内の第２混合燃料８９を燃料噴射弁１１へ供給する。これにより、エンジン本体１が始動し難い低温時において第２混合燃料８９を用いることができる。この第２混合燃料８９は、第１混合燃料８１のエタノール分を含む非水溶液８３とアルデヒドの液体８８ｂを含むものである。第２混合燃料８９は第１混合燃料と比べて低沸点成分の濃度が高くなっている。そのため、エンジン本体１が低温であるときに第２混合燃料８９を燃料噴射弁１１へ供給することで、エンジン本体１の低温時における始動性を向上させることができる。第３の燃料ポンプ９３および第３水溶液送給ライン４１を具備しており、相分離タンク２０の相分離に利用される水を循環することができる。この第３水溶液送給ライン４１自体が比較簡単な機器である。第３水溶液８７が循環することになり水の消費が無いため利便性が向上する。燃料電池３０にて電気エネルギを得ることができ、機械エネルギを電気エネルギに変換する場合と比べて効率良く電気エネルギを得ることができる。
【００６５】
第２の燃料タンク５０が、相分離タンク２０内の第１水溶液８２の液面８２ａより下方に配置されることにより、相分離タンク２０にて分離した非水溶液８３は重力の作用により第２の燃料タンク５０へ送給される。そのため、相分離タンク２０から第２の燃料タンク５０へ非水溶液８３を送給する機器が簡易になり、設備コスト増を抑制できる。
【００６６】
ＥＣＵ１１０が、第３の液面検出器１１３で計測された第２混合燃料量が少量所定値未満である場合、第２の燃料ポンプ９２を作動させて相分離タンク２０で相分離された第１水溶液８２を燃料電池３０へ送給する。これにより、燃料電池３０で電気エネルギを得ることができる上に、燃料電池３０にてアルデヒドを得ることができる。このアルデヒドを第２の燃料タンク５０へ送給でき、この第２の燃料タンク５０内にアルデヒドを貯留して所定量の第２混合燃料８９を確保することができる。
【００６７】
ＥＣＵ１１０が、エタノール濃度計測器１１４で計測された第１水溶液８２中のエタノール濃度または第１水溶液量に応じて、第２の開閉バルブ１０２の開閉量の制御を実行して第１の燃料タンク６１から相分離タンク２０への第１混合燃料８１の送給を調整できる。その結果、相分離タンク２０で相分離された第１水溶液８２中のエタノール濃度をほぼ一定に維持することができる。さらに、第１水溶液量をほぼ一定に維持することができる。よって、第１水溶液８２を燃料とする燃料電池３０での反応効率の低下を抑制できる。
【００６８】
ＥＣＵ１１０が、第１水溶液量計測器１１１で計測された第１水溶液量が少量所定値以上である、または第２の開閉バルブ１０２を開放して第１の燃料タンク６１の第１混合燃料８１を相分離タンク２０へ送給している場合、第３の燃料ポンプ９３を停止させてアルデヒド分離槽４０から相分離タンク２０への第３水溶液８７の送給を停止する。他方、第１の液面検出器１１１で検出された第１水溶液量が少量所定値未満であり、第２の開閉バルブ１０２を閉塞して第１の燃料タンク６１から相分離タンク２０への第１混合燃料８１の送給を停止している場合、第３の燃料ポンプ９３を作動させてアルデヒド分離槽４０内の第３水溶液８７を相分離タンク２０へ送給する。これにより、アルデヒド分離槽４０から相分離タンク２０への第３水溶液８７の送給量を調整することができる。その結果、相分離タンク２０で相分離された第１水溶液中のエタノール濃度をほぼ一定に維持することができると共に、第１水溶液量をほぼ一定に維持することができる。よって、第１混合燃料８１を燃料とする燃料電池３０での反応効率の低下を抑制できる。
【００６９】
ＥＣＵ１１０が、第２の液面検出器１１２で検出された水量が多量所定値以上である場合、第３の開閉バルブ１０３を閉塞し第４の開閉バルブ１０４を開放して燃料電池３０で生成した水８５を系外へ排出する。他方、第２の液面検出器１１２で検出された水量が多量所定値未満である場合、第３の開閉バルブ１０３を開放し第４の開閉バルブ１０４を閉塞して燃料電池３０で生成した水８５をアルデヒド分離槽４０へ送給して回収する。これにより、アルデヒド分離槽４０で分離される第３水溶液量に応じて、燃料電池３０で発生した水８５をアルデヒド分離槽４０へ送給して回収でき、相分離タンク２０での相分離に利用される水量の低下を抑制できる。
【００７０】
ＥＣＵ１１０が、第３の液面検出器１１３で検出された第２混合燃料量が多量所定値以上である場合、第４の燃料ポンプ９４を作動させ第５の開閉バルブ１０５を開放して第２の燃料タンク５０内の第２混合燃料８９を燃料噴射弁１１へ供給する。他方、第３の液面検出器１１３で検出された第２混合燃料量が多量所定値未満である場合、第４の燃料ポンプ９４を停止させ第５の開閉バルブ１０５を閉塞して第２の燃料タンク５０から燃料噴射弁１１への第２混合燃料８９の供給を停止する。これにより、第２の燃料タンク５０内の第２混合燃料量に応じて当該第２の燃料タンク５０から燃料噴射弁１１へ第２混合燃料８９が供給される。よって、第２の燃料タンク５０内の第２混合燃料量をユーザが気にする必要が無いため、利便性が向上する。
【００７１】
なお、上記では、第１混合燃料８１としてガソリンとエタノールを混合した燃料を燃焼して駆動する内燃機関を制御する内燃機関の制御装置１２０を用いて説明したが、この混合燃料としてガソリンとメタノールを混合した燃料を用い、メタノールを燃料とする直接メタノール型燃料電池とした内燃機関の制御装置とすることも可能である。このような内燃機関の制御装置であっても、上述した内燃機関の制御装置１２０と同様な作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明に係る内燃機関の制御装置の一実施形態を模式的に示した図である。
【図２】本発明に係る内燃機関の制御装置の一実施形態の制御フローを示す図である。
【図３】図２におけるエンジン本体始動シーケンスの制御フローを示す図である。
【図４】図２における電力供給シーケンスの制御フローを示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１        エンジン本体
２０      相分離タンク
３０      燃料電池
３６      バッテリ
４０      アルデヒド分離槽
５０      第２の燃料タンク
６１      第１の燃料タンク
１１０    電子制御装置（ＥＣＵ）
１２０    内燃機関の制御装置
【図１】
2009209755.tif 000003
【図２】
2009209755.tif 000004
【図３】
2009209755.tif 000005
【図４】
2009209755.tif 000006