(57)【要約】【課題】高ＲＯＮ燃料タンク内を常に蒸発燃料で充満させ、高ＲＯＮ燃料タンク内に空気が進入するのを防止する内燃機関の燃料供給装置を提供する。【解決手段】内燃機関の燃料供給装置１０Ａは、原料燃料１４を分離し、エンジン１１に供給する内燃機関の燃料供給装置であって、原料燃料１４を貯留する燃料タンク１３と、原料燃料１４を、高ＲＯＮ燃料２５と、低ＲＯＮ燃料２６とに分離する分離措置２０と、高ＲＯＮ燃料２５を貯留する高ＲＯＮ燃料タンク３７と、燃料タンク１３の蒸発燃料を高ＲＯＮ燃料タンク３７に供給する第一の蒸発燃料連通管５１と、高ＲＯＮ燃料タンク３７の蒸発燃料をチャコールキャニスター５２に供給する第二の蒸発燃料連通管５３とを有し、高ＲＯＮ燃料タンク３７内を常に蒸発燃料で充満させることで、高ＲＯＮ燃料タンク３７内に空気が進入するのを防止し、空気が残留して燃料が劣化し、燃料の質の低下を防止する。【選択図】図１
2009203909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された原料としての原料燃料を分離し、内燃機関に供給する内燃機関の燃料供給装置であって、
供給された前記原料燃料を貯留する燃料タンクと、
前記原料燃料を、高沸点成分が前記原料燃料より多く、低沸点成分が前記原料燃料より少ない高沸点燃料と、高沸点成分が前記原料燃料より少なく、低沸点成分が前記原料燃料より多い低沸点燃料とに分離する分離手段と、
分離後の前記高沸点燃料を貯留する高オクタン価燃料タンクと、
前記燃料タンク内の蒸発燃料を前記高オクタン価燃料タンクに供給する第一の蒸発燃料連通管と、
前記高オクタン価燃料タンク内の蒸発燃料をチャコールキャニスターに供給する第二の蒸発燃料連通管と、
を有することを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【請求項２】
請求項１において、
分離後の前記低沸点燃料を貯留する低オクタン価燃料タンクと、
前記低オクタン価燃料タンク内の蒸発燃料を前記燃料タンクに供給する第三の蒸発燃料連通管とを有することを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記高オクタン価燃料タンクが前記燃料タンク内に設けられていることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【請求項４】
請求項２又は３において、
前記低オクタン価燃料タンクが前記燃料タンク内に設けられていることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一つにおいて、
高沸点燃料が、オクタン価の高い成分を前記原料燃料より多く含む高オクタン価燃料であり、
低沸点燃料が、オクタン価の低い成分を前記原料燃料より多く含む低オクタン価燃料であることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料燃料を高オクタン価燃料と低オクタン価燃料とに分離する分離装置を備えた内燃機関の燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原料燃料（原料として供給される燃料）を分離膜を用いて分離し、原料燃料とは性状の異なる燃料を機関に供給する従来の内燃機関の燃料供給装置としては、例えば、パーベーパレーション膜などの燃料分離手段を用いて、ガソリンタンクのガソリンを沸点の低い燃料（低沸点燃料）と沸点の高い燃料（高沸点燃料）とに分離し、得られた低沸点燃料を燃料タンクに貯蔵しておき、機関の始動時や冷間運転時に燃料タンクに貯蔵した低沸点燃料を機関に供給するようにしたものがある。この従来の内燃機関の燃料供給装置は、機関の運転中に原料燃料から分離した低沸点燃料を用いて、機関の始動や冷間運転を行うことにより、機関の始動性の向上と冷間運転時の排気性状の改善を図るようにしている。
【０００３】
従来の内燃機関の燃料供給装置では、通常のガソリンから低沸点燃料を分離するようにしたことにより、低沸点燃料を別途補給することなく通常のガソリンから低沸点燃料を得ることができ、この低沸点燃料を用いて機関の始動性と冷間運転時の排気性状を向上させることが可能となっている（特許文献１）。
【０００４】
また、原料燃料を燃料性状の異なる燃料に分離する燃料分離手段として、原料燃料であるガソリン中の芳香族成分を選択的に透過させる性質を有するアロマ分離膜が用いられている。ガソリン中の芳香族成分量が増大するとガソリンのオクタン価（ＲＥＳＥＡＲＣＨ  ＯＣＴＡＮＥ  ＮＵＭＢＥＲ、以下「ＲＯＮ」と示す。）は高くなる。このアロマ分離膜により原料燃料から芳香族成分を多く含み、オクタン価が原料燃料のオクタン価より高い高オクタン価燃料（高ＲＯＮ燃料）と、芳香族成分の含有量が少なく、オクタン価が原料燃料のオクタン価より低い低オクタン価燃料（低ＲＯＮ燃料）とに分離している。
【０００５】
このように、アロマ分離膜に原料燃料を供給し、原料燃料を高ＲＯＮ燃料と低ＲＯＮ燃料とに分離して高ＲＯＮ燃料タンクと低ＲＯＮ燃料タンクに各々の燃料を貯蔵し、機関の運転状態に応じて高ＲＯＮ燃料と低ＲＯＮ燃料とを切替え、あるいは混合してその混合割合を変化させて使用することで、機関性能の向上と排気性状の改善するようにしている（特許文献２〜４）。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−３１２１１５号公報
【特許文献２】特開２０００−３２９０１３号公報
【特許文献３】特表２００４−５２２０３９号公報
【特許文献４】特開２００１−５００７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、得られた高ＲＯＮ燃料の揮発性は分離前の原料燃料に比べて低いため、高ＲＯＮ燃料タンク内は高ＲＯＮ燃料が蒸発することで発生する蒸発燃料で充満されず、高ＲＯＮ燃料タンク内に空気が進入する場合がある。そのため、高ＲＯＮ燃料タンク内には侵入した空気が残留することで、高ＲＯＮ燃料タンク内の燃料が劣化し、燃料の質が低下してしまう、という問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、高ＲＯＮ燃料タンク内を常に蒸発燃料で充満させ、高ＲＯＮ燃料タンク内に空気が進入するのを防止する内燃機関の燃料供給装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の燃料供給装置は、供給された原料としての原料燃料を分離し、内燃機関に供給する内燃機関の燃料供給装置であって、供給された前記原料燃料を貯留する燃料タンクと、前記原料燃料を、高沸点成分が前記原料燃料より多く、低沸点成分が前記原料燃料より少ない高沸点燃料と、高沸点成分が前記原料燃料より少なく、低沸点成分が前記原料燃料より多い低沸点燃料とに分離する分離手段と、分離後の前記高沸点燃料を貯留する高オクタン価燃料タンクと、前記燃料タンク内の蒸発燃料を前記高オクタン価燃料タンクに供給する第一の蒸発燃料連通管と、前記高オクタン価燃料タンク内の蒸発燃料をチャコールキャニスターに供給する第二の蒸発燃料連通管と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る内燃機関の燃料供給装置においては、分離後の前記低沸点燃料を貯留する低オクタン価燃料タンクと、前記低オクタン価燃料タンク内の蒸発燃料を前記燃料タンクに供給する第三の蒸発燃料連通管とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る内燃機関の燃料供給装置においては、前記高オクタン価燃料タンクが前記燃料タンク内に設けられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る内燃機関の燃料供給装置においては、前記低オクタン価燃料タンクが前記燃料タンク内に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る内燃機関の燃料供給装置においては、高沸点燃料が、オクタン価の高い成分を前記原料燃料より多く含む高オクタン価燃料であり、低沸点燃料が、オクタン価の低い成分を前記原料燃料より多く含む低オクタン価燃料であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、燃料タンク内の蒸発燃料を高オクタン価燃料タンクに供給する第一の蒸発燃料連通管と、前記高オクタン価燃料タンク内の蒸発燃料をチャコールキャニスターに供給する第二の蒸発燃料連通管とを有しているため、高ＲＯＮ燃料タンク内を常に蒸発燃料で充満させることができ、高ＲＯＮ燃料タンク内に空気が進入するのを防止することができ、空気が残留して燃料が劣化し、燃料の質の低下が低下するのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、この発明に係る内燃機関の燃料供給装置をエンジンシステムに適用した例について図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１６】
[実施の形態]
図１は、本発明の燃料供給装置をエンジンシステムに適用した場合の実施の形態の概略構成を模式的に示す図であり、図２は、図１の内燃機関の燃料供給装置の構成を簡略に示す概念図である。
【００１７】
図１において、符号１０Ａは内燃機関の燃料供給装置であり、符号１１は内燃機関（エンジン）、符号１２は内燃エンジン１１の各気筒に燃料を噴射する燃料噴射弁を示す。燃料噴射弁１２は、図示しないデュアルデリバリパイプに接続され、供給される燃料の一方を選択的にもしくは両方の燃料を所定の混合比で同時に、内燃エンジン１１の各気筒に噴射可能な構造となっている。
【００１８】
図１において、符号１３は原料となる燃料（原料燃料）１４を貯留する燃料タンクである。燃料タンク１３には通常の（市販の）ガソリンが給油され、貯留されている。なお、燃料タンク１３内に貯留されるガソリンは後述する分離燃料と区別するために原料燃料と呼ぶ。
【００１９】
燃料タンク１３に貯留された原料燃料（ガソリン）１４は、低圧フィードポンプ１５により、高圧供給ポンプ１６に送られ、高圧供給ポンプ１６により所定圧力まで昇圧された後、例えばヒータ、熱交換器などの加熱器１７を通り、所定の温度まで加熱された後、供給通路１８から分離装置２０に圧送される。
【００２０】
本実施の形態では、機関始動時の原料燃料の加熱を考慮して加熱器１７には電気ヒータが使用されているが、例えば、電気ヒータに代えて、または電気ヒータに加えて、機関冷却水または機関排気と原料燃料とを熱交換させる熱交換器を用いて原料燃料を加熱するようにしてもよい。
【００２１】
分離装置（分離手段）２０では、燃料タンク１３から供給される原料燃料１４を性状の異なる２種類の燃料に分離する。分離装置２０は、耐圧容器からなるハウジング２１内をアロマ分離膜２２で２つの区画（高圧側区画２３、低圧側区画２４）に区分した構成とされている。
【００２２】
また、分離装置２０は、原料燃料１４を、高沸点成分が原料燃料１４より多く、低沸点成分が原料燃料１４より少ない高沸点燃料と、高沸点成分が原料燃料１４より少なく、低沸点成分が原料燃料１４より多い低沸点燃料とに分離するものである。本実施の形態においては、アロマ分離膜２２により後述するように、原料燃料１４を高オクタン価（高ＲＯＮ）燃料２５と低オクタン価（低ＲＯＮ）燃料２６とに分離するようにしている。オクタン価（ＲＥＳＥＡＲＣＨ  ＯＣＴＡＮＥ  ＮＵＭＢＥＲ、以下「ＲＯＮ」と示す。）は、燃料のアンチノック性を表す尺度となるものであり、オクタン価が高いほどエンジン１１内においてノッキングが生じ難く、より効率的な燃焼を実現することができる。そのため、本実施の形態においては、原料燃料１４を高ＲＯＮ燃料２５と低ＲＯＮ燃料２６とに分離する場合について説明する。
また、本発明における高ＲＯＮ燃料とは、オクタン価の高い成分を原料燃料より多く含む燃料といい、低ＲＯＮ燃料とは、オクタン価の低い成分を前記原料燃料より多く含む燃料をいう。尚、オクタン価の高い成分、オクタン価の低い成分は、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り、特に限定されるものではない。
【００２３】
アロマ分離膜２２としては、ガソリン中の芳香族成分を選択的に透過させる性質を有するものが使用される。このアロマ分離膜２２により原料燃料１４から芳香族成分を多く含み、オクタン価が原料燃料１４のオクタン価より高い高ＲＯＮ燃料２５と、芳香族成分の含有量が少なく、オクタン価が原料燃料１４のオクタン価より低い低ＲＯＮ燃料２６とに分離している。
【００２４】
具体的には、分離装置２０において、原料燃料供給通路１８から原料燃料１４をアロマ分離膜２２の一方である高圧側区画２３に高温、高圧で供給し、もう一方の低圧側区画２４の方を低圧に保持する。これにより、原料燃料１４中の芳香族成分が主にアロマ分離膜２２を透過して低圧側区画２４に浸出する。
【００２５】
原料燃料１４中の芳香族成分量が増大するとガソリンのオクタン価（ＲＯＮ）は高くなる。このため、アロマ分離膜２２の低圧側からは芳香族成分を多く含みオクタン価が原料燃料１４のオクタン価より高い分離燃料（高ＲＯＮ燃料）２５が回収される。
【００２６】
また、分離装置２０の低圧側区画２４には回収通路２７を介してバキュームポンプ２８が接続されており、低圧側区画２４側の圧力を浸出した燃料油の蒸気圧より低い圧力（負圧）に維持することで、低圧側区画２４側に浸出し、低圧側に面したアロマ分離膜２２の膜表面を覆う芳香族成分を多く含む高ＲＯＮ燃料２５を連続的に除去して燃料ベーパ（蒸発燃料）の形で回収している。
【００２７】
低圧側区画２４内の圧力は、浸出した高ＲＯＮ燃料２５の蒸気圧より低い圧力（負圧）に維持され、アロマ分離膜２２の低圧側の膜表面に浸出してくる高ＲＯＮ燃料２５は直ちに気化して回収通路２７に回収される。よって、低圧側に浸出しアロマ分離膜２２の膜表面を覆う高ＲＯＮ燃料２５を連続的に除去することができるため、膜表面を覆う芳香族成分を多く含む高ＲＯＮ燃料２５は連続的にアロマ分離膜２２を通して芳香族成分が高圧側から低圧側に透過する。
【００２８】
また、高ＲＯＮ燃料２５は連続的にアロマ分離膜２２を通過するため、アロマ分離膜２２の低圧側の表面が浸出した高ＲＯＮ燃料２５で覆われることはなく、アロマ分離膜２２を通って高圧側から低圧側へ浸出する芳香族成分の透過速度が大幅に低下するのを防止する。
【００２９】
一方、高圧側区画２３内を流れる原料燃料１４中の芳香族成分量は下流になる程低下する。そして、アロマ分離膜２２の高圧側には芳香族成分含有量の少ない、原料燃料１４よりオクタン価の低い分離燃料（低ＲＯＮ燃料）２６が残る。従って、分離装置２０の高圧側区画２３から流出する分離燃料は原料燃料１４よりオクタン価の低い低ＲＯＮ燃料２６となる。高圧側区画２３から流出する低ＲＯＮ燃料２６は低オクタン価燃料用燃料供給通路３２より抜き出し、切替弁３１を介して低オクタン価燃料用燃料供給通路３２と連結する燃料供給通路３３を通って燃料噴射弁１２に送給され、燃料噴射弁１２から吸気管３４に噴射され燃焼室３５へと導かれる。
【００３０】
このように、分離装置２０の高圧側区画２３に原料燃料１４を供給すると、アロマ分離膜２２により原料燃料１４は高ＲＯＮ燃料２５と低ＲＯＮ燃料２６とに分離され、低圧側区画２４からは高ＲＯＮ燃料２５が回収され、高圧側区画２３からは低ＲＯＮ燃料２６が回収される。
【００３１】
また、バキュームポンプ２８により、分離装置２０の低圧側区画２４から吸引された高ＲＯＮ燃料２５は、回収通路２７に設けた（空冷または水冷の）コンデンサ３６により凝縮されて高ＲＯＮ燃料２５は液体となる。このコンデンサ３６で液化した高ＲＯＮ燃料２５は高オクタン価（高ＲＯＮ）燃料タンク３７で貯留される。
【００３２】
高ＲＯＮ燃料タンク３７に貯留された高ＲＯＮ燃料２５は、フィードポンプ３８と高圧供給ポンプ（燃料噴射ポンプ）３９とにより、高オクタン価燃料用供給通路４１、燃料供給通路３３を通って燃料噴射弁１２に送給され、燃料噴射弁１２から燃焼室３５へと導かれる。
【００３３】
本実施の形態では、機関の運転状態に応じて切替弁３１により高ＲＯＮ燃料２５と低ＲＯＮ燃料２６とを切替えて（あるいは混合して）使用することにより、機関性能の向上と排気性状の改善とを行なうようにしている。
【００３４】
また、本実施の形態では、燃料噴射弁１２に原料燃料１４から分離した高ＲＯＮ燃料２５、低ＲＯＮ燃料２６の何れか一方又は両方を供給するのに限定されるものではなく、原料燃料１４を燃料噴射弁１２に直接供給するようにしてもよい。
【００３５】
また、分離装置２０では、原料燃料１４から高ＲＯＮ燃料２５と低ＲＯＮ燃料２６とを生成するが、分離される高ＲＯＮ燃料２５と低ＲＯＮ燃料２６の量及び性状（特にオクタン価）はアロマ分離膜２２の作動条件、例えば分離膜温度（原料燃料１４とアロマ分離膜２２との接触温度）、原料燃料の供給流量、温度、高圧側区画内圧力、低圧側区画内圧力（負圧）等によって変化する。
【００３６】
そのため、アロマ分離膜２２の作動条件を制御することで、高ＲＯＮ燃料２５と低ＲＯＮ燃料２６の量及び性状（オクタン価）を調整する。例えば、原料燃料１４の分離装置２０への供給通路１８に設けた加熱器１７により、アロマ分離膜２２に供給する原料燃料１４の温度を制御し、アロマ分離膜２２の温度を調整する。
【００３７】
また、高圧側区画１０３内の圧力は、高圧供給ポンプ１６を用いて原料燃料１４を加圧することにより調整し、低圧側区画２４内の圧力はバキュームポンプ２８を用いて低圧側区画２４内の圧力を低下させることにより調整している。
【００３８】
分離装置２０で得られる高ＲＯＮ燃料２５の生成量とオクタン価とは、原料燃料１４の供給流量、圧力、温度、及び低圧側の負圧に応じて変化するが、分離装置２０では原料燃料１４から高ＲＯＮ燃料２５を取除いた残りの部分が低ＲＯＮ燃料２６となる。そのため、上記作動条件を変化させることで、低ＲＯＮ燃料２６の生成量とオクタン価とは高ＲＯＮ燃料２５の生成量とオクタン価とは反対方向に変化する。
【００３９】
また、分離装置２０はアロマ分離膜２２を用いて原料燃料１４を分離するようにしているが、原料燃料１４を分離する方法はこれに限定されるものではなく、分留するなど他の方法を用いて行うようにしてもよい。
【００４０】
また、エンジン１１は、燃焼室３５に接続された吸気管３４を備える。吸気管３４が燃焼室３５に接続された位置には、吸気管３４と燃焼室３５との間の開閉を行なう吸気バルブ４２が設けられている。吸気管３４には、吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ４３と、スロットルバルブ４３と吸気バルブ４２との間に位置して、ガソリンを噴射する燃料噴射弁１２とが設けられている。吸気管３４に吸入された空気と、燃料噴射弁１２から噴射された燃料との混合ガスが、吸気管３４から燃焼室３５に向けて供給される。
【００４１】
また、本実施の形態では、燃料タンク１３内に発生する蒸発燃料Ｖを高ＲＯＮ燃料タンク３７に供給する第一の蒸発燃料連通管５１と、高ＲＯＮ燃料タンク３７内に発生する蒸発燃料Ｖをチャコールキャニスター５２に供給する第二の蒸発燃料連通管５３とを有している。即ち、燃料タンク１３と高ＲＯＮ燃料タンク３７とは、第一の蒸発燃料連通管５１によって接続されている。また、高ＲＯＮ燃料タンク３７とチャコールキャニスター５２とは、第二の蒸発燃料連通管５３によって接続されている。また、チャコールキャニスター５２と吸気管３４とは、蒸発燃料供給管５４によって接続され、蒸発燃料供給管５４は、吸気管３４に設けられた燃料噴射弁１２とスロットルバルブ４３との間で吸気管３４と接続されている。また、蒸発燃料供給管５４には、蒸発燃料流量調整弁５５が設けられている。さらに、チャコールキャニスター５２には、車外に通じる蒸発燃料排出管５６が接続されている。
【００４２】
燃料タンク１３内には、蓄えられた原料燃料１４が蒸発することによってＨＣ（炭化水素）を含む蒸発燃料Ｖが発生し、燃料タンク１３内は蒸発燃料Ｖが充満する。本実施の形態では、燃料タンク１３内で発生した蒸発燃料Ｖを燃料タンク１３から第一の蒸発燃料連通管５１を通過して高ＲＯＮ燃料タンク３７に送給し、高ＲＯＮ燃料タンク３７内を蒸発燃料雰囲気で満たす。そして、高ＲＯＮ燃料タンク３７内の過剰の蒸発燃料Ｖは、例えば高ＲＯＮ燃料タンク３７に設けられた図示しないチェックバルブを開き、第二の蒸発燃料連通管５３を通過してチャコールキャニスター５２に送給される。
【００４３】
チャコールキャニスター５２には、活性炭が内蔵されており、ＨＣがその活性炭に吸着されることによって、蒸発燃料ＶがＨＣと空気とに分離される。分離された空気は、蒸発燃料排出管５６を通って大気に開放される。一方、エンジン１１が稼動すると、吸気管３４に負圧が発生する。チャコールキャニスター５２で活性炭に吸着されたＨＣは、この負圧を利用して流動する空気の流れに沿って蒸発燃料供給管５４を通過して吸気管３４に送給され、吸気管３４から燃焼室３５へと導かれる。
【００４４】
よって、チャコールキャニスター５２は、蒸発燃料Ｖを大気中に開放させないため蒸発燃料Ｖを一時貯蔵しておき、エンジン１１の稼動中に蒸発燃料Ｖを分離したＨＣを燃焼室３５に導き、燃焼させる役割を果たす。
【００４５】
即ち、蒸発燃料Ｖが揮発性の高い燃料を含むタンクから揮発性の低い燃料を含むタンクに向かって送給され、蒸発燃料Ｖが燃料タンク１３、高ＲＯＮ燃料タンク３７の順に流れるようにすることで、揮発性の低い高ＲＯＮ燃料２５を貯蔵する高ＲＯＮ燃料タンク３７のように、タンク内が蒸発燃料Ｖで満たされ難いようなタンクであっても高ＲＯＮ燃料タンク３７内を常時、蒸発燃料Ｖの雰囲気に充満させることができる。
【００４６】
このように、本実施の形態に係る内燃機関の燃料供給装置１０Ａによれば、燃料タンク１３内の蒸発燃料Ｖを高ＲＯＮ燃料タンク３７に供給する第一の蒸発燃料連通管５１と、高ＲＯＮ燃料タンク３７内の蒸発燃料Ｖをチャコールキャニスター５２に供給する第二の蒸発燃料連通管５３とを有しているため、高ＲＯＮ燃料タンク３７内を常時、蒸発燃料Ｖの雰囲気に充満させることができるため、高ＲＯＮ燃料タンク３７内に空気が進入するのを防止することができ、空気が残留して燃料が劣化し、燃料の質が低下するのを防止することができる。
【００４７】
また、電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０は、機関の燃料噴射制御や点火時期制御などの基本制御を行う他、分離装置の作動条件を調整して、生成される分離燃料の量、性状等を制御する分離処理制御を行うとともに、機関に供給する分離燃料の切替え、分離燃料の性状（オクタン価等）の検出等の各操作を行う。
【００４８】
また、ＥＣＵ６０には図示しない機関回転数センサと、機関吸入空気量センサ、アクセル開度センサ等の各センサから、機関回転数、吸入空気量、運転者のアクセルペダル踏込み量（アクセル開度）等の機関運転状態を表すパラメータが入力される他、機関排気通路に配置された空燃比センサ６１から機関排気空燃比を表す空燃比信号が入力されている。また、エンジン１１のシリンダブロック（図示せず）には、機関のノッキングを検出するノックセンサ６２が設けられている。ノックセンサ６２は、機関のノッキングに特有な周波数の振動を検出するセンサであり、その出力はＥＣＵ６０に供給されノックセンサ６２で検出したエンジン１１のノッキング発生時の運転条件により分離燃料の性状（オクタン価）を検出する。
【００４９】
更に、原料燃料供給通路１８の分離装置２０の入口部分には、供給される原料燃料１４の温度を検出する燃料温度センサ６３が配置され、高ＲＯＮ燃料タンク３７には、タンク内の燃料液面高さを検出するレベルセンサ６４が配置されており、これらのセンサの出力もＥＣＵ６０に送信される。
【００５０】
また、加熱器１７、高圧供給ポンプ１６、バキュームポンプ２８、高ＲＯＮ燃料２５の高圧供給ポンプ３９、低圧フィードポンプ１５はそれぞれＥＣＵ６０に接続され、ＥＣＵ６０によりその作動が制御されている。
【００５１】
また、ＥＣＵ６０は分離装置２０により生成される高ＲＯＮ燃料２５又は低ＲＯＮ燃料２６の生成量と性状とを検出して、分離装置２０の作動条件を制御することで、高ＲＯＮ燃料２５又は低ＲＯＮ燃料２６の生成量または性状を所定に値に制御している。尚、本実施の形態では、原料燃料１４の温度を調節することにより、アロマ分離膜２２の温度を制御しているが、アロマ分離膜２２の温度を直接検出可能な温度センサと、アロマ分離膜２２を直接加熱する電気ヒータ等の加熱装置を設け、アロマ分離膜２２の温度を直接制御することも可能である。
【００５２】
更に、ＥＣＵ６０は、高ＲＯＮ燃料２５、低ＲＯＮ燃料２６の分離燃料量に基づいて分離装置２０による分離燃料の生成量を制御する他、分離燃料のオクタン価を検出し、高ＲＯＮ燃料２５または低ＲＯＮ燃料２６のオクタン価が所定の値となるように分離装置２０の作動条件を制御している。これにより、安定した生成量と性状（オクタン価）の分離燃料を得ることができる。
【００５３】
更に、ＥＣＵ６０は、機関負荷、回転数、空燃比などの運転条件と、ノッキングが生じる点火時期とに基づいて、使用燃料のオクタン価を間接的に検出することもできる。
【００５４】
尚、本実施の形態では、高ＲＯＮ燃料タンク３７と燃料タンク１３とを図示しないオーバーフロー配管で接続し、過剰な高ＲＯＮ燃料２５が燃料タンク１３に還流するようにしてもよい。
【００５５】
また、本実施の形態に係る内燃機関の燃料供給装置１０Ａにおいては、高ＲＯＮ燃料タンク３７の他に分離された低ＲＯＮ燃料を貯蔵する低ＲＯＮ燃料タンクを設けるようにしてもよい。
図３は、低ＲＯＮ燃料タンクを設けた内燃機関の燃料供給装置の構成を示す概念図であり、図４は、図３の内燃機関の燃料供給装置の構成を簡略に示す概念図である。
図３、４に示すように、内燃機関の燃料供給装置１０Ｂは、分離後の低ＲＯＮ燃料２６を貯留する低オクタン価（低ＲＯＮ）燃料タンク７１と、低ＲＯＮ燃料タンク７１の蒸発燃料Ｖを燃料タンク１３に供給する第三の蒸発燃料連通管７２とを有するものである。
【００５６】
また、低ＲＯＮ燃料タンク７１内の低ＲＯＮ燃料２６は、高ＲＯＮ燃料タンク３７と同様に低圧フィードポンプ７３により昇圧され、高圧供給ポンプ７４により低オクタン価燃料用供給通路７５、燃料供給通路３３を通って燃料噴射弁１２に圧送される。また、低ＲＯＮ燃料タンク７１には、レベルセンサ７６が配置され、タンク内の燃料液面高さを検出している。
【００５７】
低ＲＯＮ燃料タンク７１内には、蓄えられた低ＲＯＮ燃料２６が蒸発することによってＨＣ（炭化水素）を含む蒸発燃料Ｖが発生し、低ＲＯＮ燃料タンク７１内は蒸発燃料Ｖが充満する。本実施の形態では、低ＲＯＮ燃料タンク７１内で発生した蒸発燃料Ｖを低ＲＯＮ燃料タンク７１から第三の蒸発燃料連通管７２を通過して燃料タンク１３に送給し、その後、燃料タンク１３から第一の蒸発燃料連通管５１を通過して高ＲＯＮ燃料タンク３７に送給し、高ＲＯＮ燃料タンク３７内を蒸発燃料Ｖの雰囲気で満たす。そして、高ＲＯＮ燃料タンク３７内の過剰の蒸発燃料Ｖは、第二の蒸発燃料連通管５３を通過してチャコールキャニスター５２に送給される。
【００５８】
チャコールキャニスター５２で分離された空気は、蒸発燃料排出管５６を通って大気に開放される。一方、エンジン１１が稼動すると、吸気管３４に負圧が発生する。チャコールキャニスター５２で活性炭に吸着されたＨＣは、この負圧を利用して流動する空気の流れに沿って蒸発燃料供給管５４を通過して吸気管３４に送給され、吸気管３４から燃焼室３５へと導かれる。
【００５９】
このように、蒸発燃料Ｖは揮発性の高い燃料を含むタンクから揮発性の低い燃料を含むタンクに向かって送給されるので、蒸発燃料Ｖは低ＲＯＮ燃料タンク７１、燃料タンク１３、高ＲＯＮ燃料タンク３７の順に流れ、揮発性の低い高ＲＯＮ燃料２５を貯蔵する高ＲＯＮ燃料タンク３７のように、タンク内が蒸気で満たされたようなタンクであっても高ＲＯＮ燃料タンク３７内を常時、蒸発燃料Ｖの雰囲気で充満させることができる。
【００６０】
よって、本実施の形態に係る内燃機関の燃料供給装置１０Ｂによれば、燃料タンク１３内の蒸発燃料Ｖを高ＲＯＮ燃料タンク３７に供給する第一の蒸発燃料連通管５１と、高ＲＯＮ燃料タンク３７内の蒸発燃料Ｖをチャコールキャニスター５２に供給する第二の蒸発燃料連通管５３と、低ＲＯＮ燃料タンク７１内の蒸発燃料Ｖを燃料タンク３７に供給する第三の蒸発燃料連通管７２とを有しているため、高ＲＯＮ燃料タンク３７内を常時、蒸発燃料Ｖの雰囲気で充満させることができるため、高ＲＯＮ燃料タンク３７内に空気が進入するのを防止することができ、空気が残留して燃料が劣化し、燃料の質が低下するのを防止することができる。
【００６１】
また、本実施の形態に係る内燃機関の燃料供給装置１０Ｂのように、低ＲＯＮ燃料２６と高ＲＯＮ燃料２５との両方をそれぞれの高ＲＯＮ燃料タンク３７、低ＲＯＮ燃料タンク７１に貯留してからエンジン１１に供給することにより、燃料噴射方式の選択の自由度が増大する。このため、機関の形式、用途などに応じて最適な燃料噴射方式をとることが可能となる。
【００６２】
また、本実施の形態においては、図１〜図４に示すように、２種類の燃料を燃料噴射弁１２を用いてエンジン１１に供給するようにしているが、本発明は低ＲＯＮ燃料２６と高ＲＯＮ燃料２５との組合わせのみに限定されるものではない。例えば、低ＲＯＮ燃料２６、高ＲＯＮ燃料２５、中ＲＯＮ燃料、原料燃料１４などのように異なるオクタン価を有する複数の燃料を自由に組み合わせ、機関の運転状態に応じて供給するようにしてもよい。
【００６３】
また、本実施の形態においては、図１〜図４に示すように、原料燃料１４を貯蔵する燃料タンク１３と高ＲＯＮ燃料タンク３７と低ＲＯＮ燃料タンク７１とを有するようにしているが、本発明は燃料タンク１３と高ＲＯＮ燃料タンク３７と低ＲＯＮ燃料タンク７１との組合わせのみに限定されるものではない。例えば、低ＲＯＮ燃料２６、高ＲＯＮ燃料２５、中ＲＯＮ燃料、原料燃料１４などのように異なるオクタン価を有する複数の燃料を各々貯蔵する燃料タンクを設け、各々の燃料タンクで発生した蒸発燃料Ｖが揮発性の高い燃料を含むタンクから揮発性の低い燃料を含むタンクの順に流れるように各々の燃料タンク間を蒸発燃料連通管で連結し、蒸発燃料Ｖを揮発性の高い燃料を含むタンクから揮発性の低い燃料を含むタンクに向かって送給するようにしてもよい。
【００６４】
また、高ＲＯＮ燃料タンク３７、低ＲＯＮ燃料タンク７１は燃料タンク１３の外側に設けるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、燃料タンク１３の内側に設けるようにしてもよい。
【００６５】
図５は、高ＲＯＮ燃料タンクを燃料タンク内に設けた内燃機関の燃料供給装置の構成を簡略に示す概念図である。図５に示すように、本実施の形態に係る内燃機関の燃料供給装置１０Ｃは、高ＲＯＮ燃料タンク３７を燃料タンク１３内に設けているため、高ＲＯＮ燃料タンク３７を設ける場合においても高ＲＯＮ燃料タンク３７内を常時、蒸発燃料Ｖの雰囲気で充満させると共に、燃料タンク１３の設置スペースを省略することができる。
【００６６】
また、図６は、高ＲＯＮ燃料タンクと低ＲＯＮ燃料タンクとを燃料タンク内に設けた内燃機関の燃料供給装置の構成を簡略に示す概念図である。図６に示すように、本実施の形態に係る内燃機関の燃料供給装置１０Ｄは、高ＲＯＮ燃料タンク３７、低ＲＯＮ燃料タンク７１を燃料タンク１３内に設けているため、高ＲＯＮ燃料タンク３７、低ＲＯＮ燃料タンク７１を設ける場合においても高ＲＯＮ燃料タンク３７内を常時、蒸発燃料Ｖの雰囲気で充満させると共に、燃料タンク１３の設置スペースを省略することができる。
【００６７】
このように本実施の形態の内燃機関の燃料供給装置によれば、蒸発燃料Ｖは揮発性の高い燃料を含むタンクから揮発性の低い燃料を含むタンクに向かって送給されるので、高ＲＯＮ燃料タンク３７内を常時、蒸発燃料Ｖで充満させることができ、高ＲＯＮ燃料タンク３７内に空気が進入するのを防止することができ、空気が残留して燃料が劣化し、燃料の質が低下するのを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上のように、本発明に係る内燃機関の燃料供給装置は、燃料タンク内の蒸発燃料を第一の蒸発燃料連通管を介して高オクタン価燃料タンクに供給することで、高ＲＯＮ燃料タンク内を常に蒸発燃料で充満させることができ、高ＲＯＮ燃料タンク内に空気が進入するのを防止することができ、空気が残留して燃料が劣化し、燃料の質が低下するのを防止するのに有用であり、原料燃料を分離した分離燃料を用いる内燃機関に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本実施の形態に係る内燃機関の燃料供給装置の構成を示す概略図である。
【図２】本実施の形態に係る内燃機関の燃料供給装置の構成を簡略に示す概略図である。
【図３】本実施の形態に係る内燃機関の燃料供給装置の他の構成を示す概略図である。
【図４】本実施の形態に係る内燃機関の燃料供給装置の他の構成を簡略に示す概略図である。
【図５】本実施の形態に係る内燃機関の燃料供給装置の他の構成を簡略に示す概略図である。
【図６】本実施の形態に係る内燃機関の燃料供給装置の他の構成を簡略に示す概略図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０Ａ〜１０Ｄ  内燃機関の燃料供給装置
１１  内燃機関（エンジン）
１２  燃料噴射弁
１３  燃料タンク
１４  原料燃料（ガソリン）
１５  低圧フィードポンプ
１６  高圧供給ポンプ
１７  加熱器
１８  原料燃料供給通路
２０  分離装置
２１  ハウジング
２２  アロマ分離膜
２３  高圧側区画
２４  低圧側区画
２５  高オクタン価燃料（高ＲＯＮ燃料）
２６  低オクタン価燃料（低ＲＯＮ燃料）
２７  回収通路
２８  バキュームポンプ
３１  切替弁
３２  低オクタン価燃料用燃料供給通路
３３  燃料供給通路
３４  吸気管
３５  燃焼室
３６  コンデンサ
３７  高オクタン価（高ＲＯＮ）燃料タンク
３８  フィードポンプ
３９  高圧供給ポンプ（燃料噴射ポンプ）
４１  高オクタン価燃料用供給通路
４２  吸気バルブ
４３  スロットルバルブ
５１  第一の蒸発燃料連通管
５２  チャコールキャニスター
５３  第二の蒸発燃料連通管
５４  蒸発燃料供給管
５５  蒸発燃料流量調整弁
５６  蒸発燃料排出管
６０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
６１  空燃比センサ
６２  ノックセンサ
６３  燃料温度センサ
６４  レベルセンサ
７１  低オクタン価（低ＲＯＮ）燃料タンク
７２  第三の蒸発燃料連通管
７３  低圧フィードポンプ
７４  高圧供給ポンプ
７５  低オクタン価燃料用供給通路
７６  レベルセンサ
Ｖ  蒸発燃料
【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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