(57)【要約】【課題】二つ以上の異なる燃料（例えばガソリン及びエタノール）を利用するエンジンにおいて、ユーザが二つ以上の異なる燃料を補給する必要のないエンジンにおける燃料供給装置の作動方法を提供する。【解決手段】燃料供給装置の作動方法が、第一燃料１７７が燃料蒸気及び第二燃料１７８よりも高濃度のアルコール成分を含むように、少なくともアルコール成分と炭化水素成分を含む燃料蒸気１７２から第一燃料と第二燃料とを分離する分離工程１４０、分離された第一燃料１７７を、気相状態から液相状態に移行すべく、圧縮する圧縮工程１５０、及び、圧縮された液相状態の第一燃料１７９をエンジン１２０にて燃焼すべくエンジン１２０に供給する供給工程を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の燃料燃焼エンジンにおける燃料供給装置の作動方法であって、
上記自動車上において、第一燃料が燃料蒸気及び第二燃料よりも高濃度のアルコール成分を含むように、少なくともアルコール成分と炭化水素成分を含む燃料蒸気から上記第一燃料と上記第二燃料とを分離する分離工程、
上記分離された第一燃料を、気相状態から液相状態に移行すべく、圧縮する圧縮工程、
上記圧縮された液相状態の第一燃料を上記エンジンにて燃焼すべく、上記エンジンに供給する第一供給工程、を備える作動方法。
【請求項２】
上記自動車において、液体燃料混合物から上記燃料蒸気を生成する生成工程、を更に備える、請求項１に記載の作動方法。
【請求項３】
上記液体燃料混合物は、少なくともエタノールとガソリンを含む、請求項２に記載の作動方法。
【請求項４】
上記分離工程に先立って上記燃料蒸気を生成すべく、車載の熱源を用いて上記液体燃料混合物を加熱する工程、を更に備える、請求項２または３に記載の作動方法。
【請求項５】
上記分離工程に先立って上記燃料蒸気を生成すべく、上記液体燃料混合物の蒸気形成部分を少なくとも減圧する減圧工程、を更に備える、請求項２乃至４の何れか一つに記載の作動方法。
【請求項６】
上記液体燃料混合物は、高揮発性留分及び低揮発性留分を含み、
上記燃料蒸気は、上記液体燃料混合物の上記高揮発性留分を含み、
上記加熱工程が行われているときに、上記液体燃料混合物の上記低揮発性留分を、液相状態に維持する維持工程、を更に備える、請求項４に記載の作動方法。
【請求項７】
上記液体燃料混合物の上記低揮発性留分を、上記エンジンにて燃焼すべく上記エンジンに供給する第二供給工程を更に備え、
上記低揮発性留分は、上記第一燃料よりも低濃度のアルコール成分を有する、請求項１乃至６の少なくとも何れか一つに記載の作動方法。
【請求項８】
上記第一燃料は、第一噴射弁を介して、上記エンジンの気筒に供給され、
上記液体燃料混合物の上記低揮発性留分は、第二噴射弁を介して、上記エンジンの上記気筒に供給され、
上記エンジンの運転状態に応じて、上記低揮発性留分の量に対する、上記気筒に供給される上記第一燃料の量を変更する変更工程、を更に備える、
請求項７に記載の作動方法
【請求項９】
上記運転状態は、エンジン負荷及びエンジン速度の少なくとも一つを含む、請求項８に記載の作動方法。
【請求項１０】
自動車のエンジン制御システムであって、
少なくとも一つの気筒を含むエンジン、
上記気筒と連通する吸気通路、
第一燃料を、上記気筒内に直接的に噴射する第一燃料噴射弁、
第二燃料を、上記気筒に供給する第二燃料噴射弁、
上記第一燃料噴射弁及び上記第二燃料噴射弁と連動すると共に、第一燃料及び第二燃料を含む液体燃料混合物を受けて、上記液体燃料混合物から生成された燃料蒸気を、上記第一燃料及び上記第二燃料に少なくとも部分的に分離する燃料装置、及び、
上記エンジンの運転状態に応じて、上記第二燃料噴射弁によって供給される上記第二燃料の量と比較して、上記第一燃料噴射弁によって噴射される上記第一燃料の量を変更する制御装置、を備え、
上記第一燃料は、上記第二燃料よりも高濃度のアルコール成分を含む、エンジン制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の燃料燃焼エンジンにおける燃料供給装置の作動方法、及び、自動車のエンジン制御システムに関連する。
【背景技術】
【０００２】
二つ以上の異なった燃料を利用する内燃機関（エンジン）が提案されている。一例として、非特許文献１及び非特許文献２には、多種燃料を使用可能なエンジンが記述されている。
【０００３】
具体的には、非特許文献１及び非特許文献２には、運転サイクル中に燃焼される燃料の大部分をポート噴射によるガソリンに頼りながら、吸気の冷却効果を改善すべくエンジンの気筒内にエタノールを直接噴射することが記述されている。この例において、エタノールは高オクタン価と、ガソリンと比較して高い気化熱を持つことに因る高い吸気冷却効果を提供し、それにより、ブースト及び/又は圧縮比のノック限界を低下させる。この取り組みは、燃料経済性を改善するとともに、再生可能燃料の利用を拡大することを意味する。
【非特許文献１】ヘイウッド（Heywood）他著「Calculations of Knock Suppression in Highly Turbocharged Gasoline/Ethanol Engines Using Direct Ethanol Injection」
【非特許文献２】ヘイウッド（Heywood）著「Direct Injection Ethanol Boosted Gasoline Engine: Biofuel Leveraging for Cost Effective Reduction of Oil Dependence and CO2 Emissions」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記非特許文献１及び非特許文献２に記載の利点を達成するためには、ユーザーがエンジン・システムに二つ以上の異なる燃料（例えばガソリン及びエタノール）を補給する必要があり、これはユーザにとって負担となり得る。この問題点に取り組むために、本発明は、自動車の燃料燃焼エンジンにおける燃料供給装置の作動方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明における自動車の燃料燃焼エンジンにおける燃料供給装置の作動方法は、車上において、少なくともアルコール成分と炭化水素成分を含む燃料蒸気から第一燃料と第二燃料とを、そこおいて、第一燃料が燃料蒸気及び第二燃料よりも高濃度のアルコール成分を含むように分離する分離工程、分離された第一燃料を気相状態から液相状態に移行すべく圧縮する凝縮工程、圧縮された液相状態の第一燃料を、エンジンにて燃焼すべくエンジンに供給する第一供給工程とを含む。
【０００６】
燃料蒸気を、アルコール濃度が高い成分と炭化水素濃度が高い成分に分離することによって、自動車の運転者に二つ以上の異なった燃料を補給することを要求することなく、エンジン性能及び／又は燃料経済性が改善するという利点を達成することができる。これらの燃料蒸気は、自動車において（すなわち自動車上で）、加熱及び／又は減圧（真空化）を用いて、初期状態の液体燃料混合物から生成され得ることに留意すべきである。加えて、燃料蒸気は、燃料補給操作、又は、（自動車を使用していないときであっても）日々の燃料システムの温度増減によって、液体燃料混合物から生成される場合がある。
【０００７】
一つの取組みにおいては、燃料蒸気が、燃料蒸気の炭化水素成分を（アルコール成分よりも大量に）吸着する吸着装置を通過することによって分離され得る。しかしながら別の例においては、燃料蒸気が、燃料蒸気のアルコール成分を（炭化水素成分よりも大量に）透過する選択性透過膜を通過することによって、分離される場合もある。
【０００８】
更に加えて、一括処理の取組みを用いることによって、これら燃料蒸気を分離することも出来る。その一括処理の取組みは、二つ以上の吸着装置を用いることによって、より持続的な燃料蒸気分離を可能とする。例の一つとして、吸気通路を含む内燃機関（エンジン）、燃料貯蔵タンク、燃料貯蔵タンクから燃料通路を介して燃料混合物を受けて、燃料混合物内に含まれる低揮発性燃料から高揮発性燃料を気化させるように構成された蒸発器（エバポレータ）、互いに並列配置された第一吸着キャニスタ及び第二吸着キャニスタを少なくとも含む蒸気分離装置、蒸発器の蒸気形成部分と蒸気分離装置における第一及び第二吸着キャニスタの各々の入口とを流体的に連結する蒸気通路、エンジンの吸気通路と蒸気分離装置における第一及び第二吸着キャニスタの各々の出口とを流体的に連結する燃料蒸気パージ通路、及び、低揮発性燃料から高揮発性燃料を気化させるべく、蒸発器を制御し、そして、第一モードにおいては、第二吸着キャニスタからエンジンの吸気通路へ燃料蒸気をパージしながら、高揮発性燃料を第一吸着キャニスタに通過させて、高揮発性燃料中の炭化水素成分を第一吸着キャニスタに吸着させ、且つ、第二モードにおいては、第一モード中に吸着された炭化水素成分を含む燃料蒸気を第一吸着キャニスタからエンジンの吸気通路へパージしながら、高揮発性燃料を第二吸着キャニスタに通過させて、燃料蒸気中の炭化水素成分を第二吸着キャニスタに吸着させる、制御装置を備える自動車のエンジン制御システムがある。
【０００９】
少なくとも一方の吸着装置（キャニスタ）を周期的に作動させて燃料蒸気の炭化水素を保持しながら、少なくとも他方の吸着装置に以前に吸着された炭化水素をパージすることによって、より持続的な蒸気分離処理が達成され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１には、内燃機関（エンジン）１２０用の燃料供給処理１００の概略図が示されている。一例として変速機を含む自動車の推進システムにエンジン１２０が含まれる場合がある。この燃料供給処理１００を可能にする具体的なハードウェアは、図２乃至図４を参照して後から詳述されることを記しておく。
【００１１】
燃料供給処理１００は、自動車において（すなわち自動車上で）、最初の燃料混合物（初期燃料混合物）からアルコール燃料成分を分離し得る。一例として、高揮発性（例えば高い蒸気圧）を有する初期燃料混合物の一部が、燃料混合物を加熱すること、及び／又は、液体燃料混合物の蒸気形成部すなわち遊離面を部分的に減圧することによって、蒸発又は気化される場合がある。燃料混合物における高揮発性蒸気部分のアルコール成分は、炭化水素成分の或る固体への選択吸着によって、或いは、燃料蒸気中の炭化水素成分よりもアルコール成分の透過を多く許容する選択膜によって、炭化水素成分から分離され得る。このようにして、燃料混合物からアルコール濃度の高い燃料が分離されて、そのアルコール濃度の高い燃料が、残りの炭化水素濃度の高い燃料に対して様々な量にて、エンジンに供給し得る。
【００１２】
燃料供給処理１００は、自動車に搭載された燃料貯蔵タンクにおいて最初に液相状態で存在している燃料混合物１１０を用いて、実行され得る。一例として、燃料混合物１１０は、ガソリン又はディーゼル燃料を含む炭化水素燃料と、エタノール及び／又はメタノールを含むアルコール燃料との混合物を含む場合がある。
【００１３】
ガソリンやディーゼル燃料のような炭化水素ベースの燃料は、様々な成分を含み得ることに留意すべきである。例えば、ガソリンは、炭化水素の混合物、芳香族化合物、オレフィン、シクロアルカン、及び、ヘテロ原子有機分子を含む場合がある。明瞭化のために、ガソリンやディーゼル燃料のような炭化水素ベースの燃料を、エタノールやメタノールのようなアルコール・ベースの燃料から区別するために、「炭化水素成分」という用語が本明細書中で使用されるときには、炭化水素成分は、芳香族化合物、オレフィン、シクロアルカン、及び／又は、ヘテロ原子有機分子によって構成され得ることを理解すべきである。そういうものとして、炭化水素ベースの燃料部分における炭化水素成分に伴なう（上述の）様々な成分は、明瞭化のために、単に炭化水素又は炭化水素成分として記述され得る。
【００１４】
符号170で示されるように、液相の燃料混合物は、蒸発又は気化ステージ１３０に送られて、（例えば高い蒸気圧を有する）高揮発性蒸気留分１７２を、（例えば低い蒸気圧を有する）低揮発性液体留分１７４又は１７６から分離する。高揮発性蒸気留分から分離される低揮発性液体留分は、初期の燃料混合物よりも高いオクタン価を有し、そこにおいて、燃料混合物の炭化水素成分の軽い方の部分（lighter end）は、分離された高揮発性蒸気留分の少なくとも一部を有する場合がある。低揮発性液体留分１７４は、燃料混合物１１０に戻され得る。低揮発性液体留分１７６は、液相状態でエンジン１２０に供給される場合がある。
【００１５】
最初に矢印１７０を介して受けた燃料混合物の分離は、低い沸点（例えば高い蒸気圧）及び／又は高い蒸発速度を有するアルコール及び／又は炭化水素成分を少なくとも含む高揮発性留分を、高い沸点（例えば低い蒸気圧）及び／又は低い蒸発速度を有する炭化水素を含む低揮発性留分から分離するための、燃料混合物の加熱を含み得る。例えば、蒸発又は気化によって燃料混合物から分離されたアルコール蒸気に加えて、ガソリンの高揮発性部分は、ブタン、ペンタン、ヘキサン、及び、ベンゼンやトルエンやキシレンのような芳香族化合物を含む蒸気の混合物を備える場合がある。
【００１６】
従って、燃料混合物の高揮発性留分１７２は、アルコール蒸気に加えて、幾らかの炭化水素蒸気を含み得ることを理解すべきである。更に、例の幾つかにおいて、高揮発性留分の燃料混合物からの蒸発速度を上昇させるため、燃料混合物の蒸気形成部１３０において部分的減圧が適用され得る。その部分的減圧は、エンジンの吸気通路の絞り部分或いは吸気スロットルの下流に連通する通路によって、供給され得る。
【００１７】
ステージ１４０において、符号１７２で示される燃料混合物の高揮発性留分に追加の分離が行なわれる場合がある。一例として、符号１７７で示すアルコール濃度の高い燃料成分を得るため、矢印１７２を介して受けた高揮発性留分の炭化水素成分が１７８及び／又は１８０で示されるように蒸気のアルコール成分から分離される場合がある。限定されない一例として、炭化水素成分からのアルコール成分の分離１４０は、アルコール成分がキャニスタを（吸着されることなく）通過するのを許容している間に、吸着キャニスタ内に収容された固体に、炭化水素を吸着することによって、達成される場合がある。限定されない別の例として、選択的透過膜が高揮発性燃料蒸気留分に曝され、それによって、アルコール成分が、選択的透過膜に対して、独占的な透過、又は、炭化水素成分よりも迅速な透過が許容される場合もある。加えて、初期燃料混合物１１０によって生成された蒸気１１２が、蒸発又は気化処理１３０を通過することなく、分離を受ける場合がある。
【００１８】
ここに記述するように、アルコール濃度の高い燃料成分は、燃料混合物の第二成分よりもアルコール濃度が高い燃料混合物の第一成分のことを指す用語である。「アルコール濃度の高い」という用語は、必ずしも純粋なアルコール燃料を指すものではなく、幾らかの炭化水素成分を含み得ることに留意すべきである。同様に、炭化水素濃度の高い燃料成分は、アルコール濃度が高い第一成分よりも炭化水素濃度が高い燃料混合物の第二成分のことを指す用語である。「炭化水素濃度の高い」という用語は、必ずしも純粋な炭化水素燃料を指すものではなく、幾らかのアルコール成分を含み得ることを留意すべきである。
【００１９】
燃料混合物における高揮発性留分の炭化水素濃度が高い成分は、矢印１８０にて示すように、気相状態にてエンジンに供給される場合があり、或いは、矢印１８２及び１８４に示すように液相状態を得るべくステージ１６０にて圧縮される場合もある。ステージ１６０にて圧縮された高炭化水素濃度成分は、矢印１８４にて示すように、液相状態でエンジンに供給され得る。或いは、液相の高炭化水素濃度成分は、矢印１８２に示すように、燃料混合物１１０に戻され得る。
【００２０】
燃料混合物における高揮発性留分のアルコール濃度の高い成分は、ステージ１５０にて圧縮され、矢印１７９に示すように、液相状態に移行してエンジン１２０に供給され得る。ステージ１５０及び１６０に示す圧縮処理の各々において、燃料蒸気は、蒸気の温度及び／又は圧力を上昇させることにより、液相状態に圧縮され得る。加えて、燃料混合物１１０は、矢印１８６に示すように、液相状態でエンジンに直接的に供給される場合がある。
【００２１】
このようにして、エンジン１２０は、異なる組成及び／又は相を有する、複数の異なった物質（燃料）を受けることが出来る。しかしながら、例の幾つかにおいて、一つ又は複数の物質が省略される場合もある。例えば、矢印１７９、１８０、１８４、１７６及び／又は１８６に示す一つ又は複数の物質は、燃料供給処理から省略される場合がある。例の少なくとも一つにおいて、液相状態におけるアルコール濃度が高い成分（例えば矢印１７９）、気相状態における炭化水素濃度が高い成分（例えば矢印１８０）、及び、液相状態における炭化水素濃度が高い成分（例えば矢印１８４、１７６、又は１８６）は、エンジンの運転状態に応じた様々な相対量にて、エンジンに供給され得る。
【００２２】
異なったアルコール濃度を有する二つ以上の異なった物質がエンジンに供給される例の幾つかにおいては、別々の燃料噴射弁が使用されて、エンジンの複数の気筒に燃料を独立に供給し得る。一例として、第一燃料噴射弁は、アルコール濃度の高い液体燃料をエンジンの第一位置に供給するように構成されると共に、第二燃料噴射弁は、炭化水素濃度の高い液体燃料をエンジンの第二位置に供給するように構成される場合がある。例えば、第一噴射弁が、炭化水素濃度の高い燃料を供給するポート噴射弁として構成される一方で、第二噴射弁が、アルコール濃度の高い燃料を筒内に噴射する直接噴射弁として構成される場合もある。しかしながら、幾つかの例において、複数の異なる液体燃料が、中間混合バルブを用いた共通燃料噴射弁を介して、エンジンに供給される場合もある。更に、燃料蒸気（例えば矢印１８０）は、エンジンの吸気通路に連通する燃料蒸気通気バルブ（逃がし弁）を介して、エンジンに供給される場合があり、この構造は図６を参照して後述される。これらの種々の燃料がエンジンに供給される具体的方法に関わらず、矢印１８８に示すように、エンジン１２０は外気からの吸気を受け、その吸気は燃料と混合され得る。この吸気と燃料の混合気は、機械的出力を生成すべく、種々のエンジン気筒内にて燃焼され、矢印１９０に示すように排気ガスを排出し得る。
【００２３】
図２は、図１の燃料供給処理を実行するハードウェア例を含む燃料供給装置２００の一例を示す。燃料供給装置２００は、液体燃料混合物１１０を貯蔵するように構成された燃料貯蔵タンク２１０を含み得る。燃料貯蔵タンク２１０は燃料センサ２１６を含み、その燃料センサ２１６は、燃料貯蔵タンク２１０に収容されている燃料の量の指標を制御装置２９０に供給し得る。燃料貯蔵タンク２１０はまた燃料センサ２１８も含み、その燃料センサ２１８は、燃料の組成の指標を制御装置２９０に供給し得る。
【００２４】
この特定の例において、燃料貯蔵タンク２１０は、図１を参照して前述したように、複数の燃料通路を介して、エンジン１２０と連通し得る。例えば、燃料貯蔵タンク２１０内に貯蔵された液体燃料混合物からの蒸気１１２は、燃料蒸気通路２１２を介して、蒸気分離装置２４０に進む。蒸気分離装置２４０においては、燃料蒸気が一つ又は複数のキャニスタ２４２及び２４４を通過することによって、その燃料蒸気から炭化水素成分が除去され、これによってアルコール成分が蒸気分離装置２４０を通過することが可能となる。炭化水素成分は、キャニスタによって、蒸気中に含有する炭化水素を、そのキャニスタ内に備えられた吸着固体又は他の適切な材質に吸着することで、燃料蒸気から除去され得る。限定されない一例として、蒸気中に含有するアルコールから、ガソリン成分を選択的に分離するために、蒸気は、テナックス（ＴＥＮＡＸ）、炭素、又は他の適切な材質の層を含むキャニスタを通過する。そのキャニスタは、アルコールに対する親和性は低いものの、炭化水素及び芳香族化合物に対する親和性は高い。キャニスタは、外気のような冷たい空気にキャニスタを曝すことによってガソリン成分をキャニスタから脱着させ、そこに吸着された成分が周期的にパージされ得る。図９に示される蒸気分離装置２４０の代替実施形態は、固体への吸着の代わりに、選択的に透過可能な燃料分離膜を利用している。
【００２５】
燃料蒸気通路２１２は、通路２７２から燃料貯蔵タンク２１０への燃料の逆流を低減又は禁止し得る一方向チェック・バルブ（逆止弁）２１４を含む。燃料蒸気通路２１２は、燃料貯蔵タンクの燃料蒸気形成部分に流体的に連結され、その燃料蒸気形成部分は、燃料貯蔵タンクによって規定される貯蔵容積の（重力ベクトルに関して）上部近傍に存在し得る。このようにして、燃料補給操作、又は、日々の燃料混合物の温度増減によって、燃料混合物によって生成された燃料蒸気は分離装置２４０を通過する。更にその分離装置２４０が、燃料蒸気を蒸発器（エバポレータ）２３０から受けるように構成される場合もある。
【００２６】
液相状態での燃料混合物は、燃料通路２７０を介して、燃料蒸発器２３０に供給され、それによって、ステージ１３０を参照して前述したように、加熱または減圧を用いることによって、燃料混合物における高揮発性留分の蒸発又は気化が行なわれ得る。燃料通路２７０は、蒸発器２３０から燃料貯蔵タンク２１０への燃料の逆流を低減又は禁止するためのチェック・バルブ２７１を含み得る。蒸発器２３０は、符号２３２によって概略的に示すように、エンジン冷却液、エンジンの排気系、又は電気ヒータのような熱源と熱的に通じ得る。熱源から蒸発器に伝達された熱は、少なくともアルコール成分を含む燃料混合物における高揮発性留分の蒸発又は気化を促進するのに適する温度まで、燃料混合物を加熱するのに使用され得る。
【００２７】
蒸発器の温度は、熱源の作動パラメータ（例えば、温度又は熱エネルギー出力）、及び/又は、熱源と燃料混合物との間の熱伝導率を変更することによって制御され、燃料混合物の温度を、燃料混合物中に含まれる重質炭化水素が容易に気化する温度未満に維持し得る。一例として、通路２３２を介して蒸発器２３０に供給される作動流体の流量を変更することによって、熱源と燃料混合物との間の熱伝達率を調整する場合がある。例えば、概略的に図示したサーモスタット２１３が、燃料混合物の温度の指標を、通路２３２内を流れる作動流体の流量を制御するバルブ２１５に供給する場合もある。
【００２８】
低揮発性炭化水素留分を含む燃料混合物の液体部分（例えば、図１における１７４にて示す）は、燃料通路２７４を介して、燃料貯蔵タンクに戻され得る。燃料通路２７４はバルブ２３４を含み、そのバルブ２３４は、制御装置によって調整されて、燃料貯蔵タンクに戻る燃料の流れを調節し得る。例の幾つかにおいて、燃料通路２７４は熱交換器を含み、その熱交換器が、液体燃料が燃料貯蔵タンクに戻る前に、液体燃料の温度を低減する場合がある。このようにして、燃料が燃料貯蔵タンクに戻されるときに、燃料貯蔵タンクにおける燃料温度の更なる増加が低減され得る。更に、例の幾つかにおいて、重質炭化水素を含む燃料混合物の低揮発性部分（例えば、図１における１７６にて示す）は、通路２７６を介してエンジンに供給される場合がある。
【００２９】
少なくともアルコール成分と、場合によっては軽質炭化水素の幾つかとを含む燃料混合物の高揮発性蒸気部分（例えば、図１における１７２にて示す）は、燃料蒸気通路２７２を介して分離装置２４０に供給され、その燃料蒸気通路２７２は、蒸発器２３０の蒸気形成部に流体的に連結され得る。図２に概略的に示すように、燃料通路２７４及び／又は２７６は、燃料蒸発器の下部に（例えば、ドレインを介して）連通し、燃料蒸気通路２７２は、燃料蒸発器の上部に連通し、それらによって、燃料混合物の比較的軽い気相から、燃料混合物の比較的重い液相の分離を改善し得る。加えて、吸気マニフォールド２２６からの蒸気通路２７２を介して、蒸発器の減圧が行なわれ、蒸発器２３０からの高揮発性燃料蒸気の除去を更に促進し得る。一例として、エンジンの吸気スロットルが調整されることで、エンジンにおける吸気通路内の圧力が変更され、それによって、通路２７２を介して蒸発器に加えられる減圧を変更し得る。
【００３０】
蒸発器２３０にて生成される気相状態の燃料蒸気は、通路２７２に連通する一つ又は複数の蒸気通路を介して、分離装置２４０に供給され得る。この特定の例においては、分離装置２４０は、各々通路２３６及び２３５を介して、燃料蒸気通路２７２に連通し得る二つの吸着キャニスタ２４２及び２４４を含む。空気が矢印１８８に示すように大気から入り、そして、空気通路２３８を介して通路２３６に供給され、空気通路２３７を介して通路２３５に供給され、それらによって、キャニスタ内に吸着された炭化水素をパージし得る。バルブ２３３は、キャニスタ２４２が通路２３８を介して吸気を受けることが出来る状態と、燃料蒸気通路２３６を介して蒸発器から燃料蒸気を受けることが出来る状態とを選択的に可能とすべく、制御装置２９０によって調整され得る。同様に、バルブ２３１は、キャニスタ２４４が通路２３７を介して吸気を受けることが出来る状態と、燃料蒸気通路２３５を介して蒸発器から燃料蒸気を受ける状態とを選択的に可能とすべく、制御装置２９０によって調整され得る。バルブ２３３及び２３１は、制御装置２９０が二つの通路の何れが吸着キャニスタに連通するか選択することを可能にするための三方向バルブ又は他の適切なバルブを含む場合がある。
【００３１】
バルブ２４３及び２４１の位置に応じて、キャニスタ２４２及び２４４は、各々蒸気通路２４６及び２４５を介して圧縮器２５０に連通されてると共に、各々蒸気通路２４８及び２４７を介して、圧縮器パージ通路２８０に連通され得る。限定されない一例として、分離装置２４０の第二キャニスタがそこに吸着されている炭化水素成分をパージされる一方で、分離装置２４０の第一キャニスタを利用して、炭化水素蒸気成分からアルコール蒸気成分を除去するために、制御装置がバルブ２３１、２３３、２４１、及び２４３を調整する場合がある。
【００３２】
図３を参照すると、分離装置２４０を作動するための制御ストラテジーの一例のフローチャートが示されている。もしステップ３１０において炭化水素がキャニスタ２４２からパージされるならば、ルーチンはステップ３１２に進み得る。そうでない（ステップ３１０にて「いいえ」）ならば、ルーチンはステップ３１８に進み得る。ステップ３１０において制御装置は  例えばキャニスタ２４２に吸着された炭化水素をパージすべきかどうかを判定し得る。例えば、制御装置は、キャニスタの炭化水素吸着容量に対するキャニスタに吸蔵された炭化水素の量の指標に応じて、キャニスタ２４２をパージする場合がある。これら指標は、前回のキャニスタのパージからの経過時間、前回のパージ以降にキャニスタを通過したアルコールの量、キャニスタの温度、キャニスタの質量、及び／又は、キャニスタの前後における差圧等を含み得る。
【００３３】
例えば、キャニスタ２４２及び２４４は、そのキャニスタの上流、そのキャニスタの下流、或いはそのキャニスタ自体に配置された温度センサを含み、その温度センサは、温度の指標を送信するために制御装置２９０と通信可能とされる場合がある。別の例において、圧力センサが、キャニスタの上流、キャニスタの下流、或いはキャニスタ自体に配置され、制御装置２９０と通信可能とされ、キャニスタの通過前後の圧力降下の指標を送信する場合がある。
【００３４】
ステップ３１２乃至３１６を実行することによって、キャニスタ２４２から炭化水素がパージされ得る。ステップ３１２において、バルブ２３３を調整することによって、空気通路２３８をキャニスタ２４２に開放して、蒸気通路２３６を閉鎖し得る。ステップ３１４において、バルブ２４３を調整することによって、蒸気通路２４６を閉鎖して、蒸気通路２４８をキャニスタ２４２に開放し得る。ステップ３１６において、パージ・バルブ２８２を調整することによって、エンジンにパージされる炭化水素蒸気の流量を変更し得る。このようにして、制御装置は分離装置２４０を作動させて、外気がキャニスタ２４２を介して（低圧力である）吸気マニフォールド２２６に流入するのを可能にすることによって、キャニスタ２４２から炭化水素をパージし、それによって、吸着された炭化水素蒸気が、その外気と共に移送される。  
【００３５】
ステップ３１８において、キャニスタ２４２にて炭化水素を吸着すべきであるならば、ルーチンはステップ３２０に進む。そうでない（ステップ３１８にて「いいえ」）ならば、ルーチンはステップ３２４に進み得る。
【００３６】
ステップ３１８において、制御装置は、例えばキャニスタ２４２にて炭化水素を吸着すべきかどうかを判定し得る。一例として、もし蒸発器２３０が燃料蒸気を生成しているならば、及び／又は、キャニスタ２４４がその炭化水素吸着容量に近づいている又はパージを実行しているならば、制御装置は、キャニスタ２４２にて炭化水素を吸着する場合がある。ステップ３２０において、バルブ２３３を調整することによって、蒸気通路２３６をキャニスタ２４２に開放して、空気通路２３８を閉鎖し得る。ステップ３２２において、バルブ２４３を調整することによって、蒸気通路２４６をキャニスタ２４２に開放して、蒸気通路２４８を閉鎖し、それによって、蒸発器２３０によって生成された燃料蒸気は、キャニスタ２４２を通過させられ得る。そのキャニスタ２４２においては、燃料蒸気の炭化水素成分は捕捉されて、アルコール成分は圧縮器２５０に進み得る。
【００３７】
ステップ３２４において、キャニスタ２４４から炭化水素がパージされるならば、ルーチンはステップ３２６に進み得る。そうでない（ステップ３２４にて「いいえ」）ならば、ルーチンはステップ３３２に進み得る。ステップ３２４において、制御装置は、例えばキャニスタ２４４に吸着された炭化水素をパージすべきかどうかを判定し得る。例えば、制御装置は、キャニスタの炭化水素吸着容量に対するキャニスタに吸蔵された炭化水素の量の指標に応じて、キャニスタ２４４をパージすることが出来る。キャニスタ２４２に関連して前述したように、これら指標は、前回のキャニスタのパージからの経過時間、前回のパージ以降にキャニスタを通過した（燃料蒸気から圧縮された）アルコールの量、キャニスタの温度、キャニスタの質量、及び／又は、キャニスタの前後における差圧等を含み得る。
【００３８】
ステップ３２６乃至３３０を実行することによって、キャニスタ２４４から炭化水素がパージされ得る。ステップ３２６において、バルブ２３１を調整することによって、空気通路２３７をキャニスタ２４４に開放し、そして、蒸気通路２３５を閉鎖し得る。ステップ３２８において、バルブ２４１を調整することによって、蒸気通路２４５を閉鎖し、そして、蒸気通路２４７をキャニスタ２４４に開放し得る。ステップ３３０において、パージ・バルブ２８２を調整することによって、エンジンにパージされる炭化水素蒸気の流量を変更し得る。このようにして、制御装置は分離装置２４０を作動させて、外気がキャニスタ２４４を介して（低圧力である）吸気マニフォールド２２６に流入するのを許容することによって、キャニスタ２４２から炭化水素がパージされる。それによって、吸着された炭化水素蒸気は、その外気と共に移送される。  
【００３９】
ステップ３３２において、キャニスタ２４４にて炭化水素を吸着すべきであるならば、ルーチンはステップ３３４に進む。そうでない（ステップ３３２にて「いいえ」）ならば、ルーチンはリターンに進み得る。ステップ３３２において、制御装置は、キャニスタ２４４にて炭化水素を吸着すべきかどうかを判定し得る。一例として、蒸発器２３０が燃料蒸気を生成しているならば、及び／又は、キャニスタ２４２が炭化水素吸着容量に近づいている又はパージを実行しているならば、制御装置は、キャニスタ２４４にて炭化水素を吸着する場合がある。ステップ３３４において、バルブ２３１を調整することによって、蒸気通路２３５をキャニスタ２４４に開放して、空気通路２３７を閉鎖し得る。ステップ３３６において、バルブ２４１を調整することによって、蒸気通路２４５をキャニスタ２４４に開放して、蒸気通路２４７を閉鎖し、それによって、蒸発器２３０によって生成された燃料蒸気は、キャニスタ２４４を通過させられ得る。そのキャニスタ２４４においては、燃料蒸気の炭化水素成分は捕捉されて、アルコール成分は圧縮器２５０に進み得る。
【００４０】
図３は、キャニスタ２４２及び２４４がどのように作動して炭化水素を吸着又はパージするのかを示しているが、図４は、キャニスタ２４２及び２４４がどのように調整されて蒸発器によって生成された燃料蒸気混合物の一括処理を行ない得るのかを示す。ステップ４１０において、もし第一キャニスタに吸着された炭化水素の量が、第一キャニスタの吸着閾値を上回ると判定されるならば、ルーチンはステップ４２０に進み得る。そうでない（ステップ４１０にて「いいえ」）ならば、ルーチンはリターンに進み、第一キャニスタは、アルコール成分を圧縮器に移動させる一方で、燃料混合物蒸気の炭化水素留分を、連続して貯蔵し得る。ステップ４２０において、第二キャニスタは、パージ運転から吸着運転に切換えられ、第一キャニスタから貯蔵された炭化水素がパージさせられ得る。
【００４１】
図４を引き続き参照すると、ステップ４３０においてもし、第二キャニスタに吸着された炭化水素の量が、第二キャニスタの吸着閾値を上回ると判定されるならば、ルーチンはステップ４４０に進み得る。そうでない（ステップ４３０にて「いいえ」）ならば、ルーチンはリターンに進み、第二キャニスタは、アルコール成分を圧縮器に移動させる一方で、燃料混合物蒸気の炭化水素留分を、継続して吸着し得る。ステップ４４０において、第一キャニスタは、パージ動作から蓄積動作に切換えられ、第二キャニスタからは貯蔵された炭化水素がパージさせられ得る。このようにして、蒸発器及び／又は燃料貯蔵タンクによって生成された燃料蒸気が炭化水素を除去すべく少なくとも二つの吸着キャニスタの一方を通り抜ける一方で、他方のキャニスタは以前に蓄積された炭化水素を一括してエンジンにパージし得る。例の幾つかにおいて、分離装置２４０は、単一の吸着キャニスタを含み得ることに留意すべきである。
【００４２】
一つ又は複数のキャニスタを用いた分離装置２４０（或いは他の適切な分離装置）を通過するアルコール蒸気（例えば、図１にて矢印１７７として示す）は、蒸気通路２４５及び２４６と連通する蒸気通路２７７を介して、圧縮器２５０に供給され得る。圧縮器２５０は、分離装置から受けたアルコール蒸気を圧縮して、矢印１７９に示すように液相状態に変態させるように構成され得る。液相状態のアルコールは、燃料通路２７９を介して、エンジンに供給され得る。一例として、圧縮器２５０は、アルコール蒸気に加えられる圧力及び／又は温度を増加することで、圧縮を促進するように構成される場合がある。圧縮器２５０は、分離装置から受けたアルコール蒸気よりも低い温度を有する冷却回路２５２を介して、作動流体を受ける場合がある。例えば、作動流体は、外気、又は、車載空調ユニットによって使用される冷媒を含む場合がある。更に別の例として、熱電冷却装置が、圧縮器２５０においてアルコール蒸気を冷却するのに使用される場合がある。サーモスタット２５３は、圧縮器２５０内のアルコールの温度の指標をバルブ２５５に供給し、そのバルブ２５５は冷却回路２５２を通る作動流体の流れを調節し得る。図２に概略的に示すように、蒸気通路２７７は圧縮器２５０の上部に連通し、液相状態のアルコールを受ける燃料通路２７９は、圧縮器２５０の下部（例えば、ドレイン部）に連通し、気相状態のアルコールと液相状態のアルコールとの分離を促進し得る。
【００４３】
図２は、燃料混合物を、高いアルコール濃度及び低い炭化水素濃度を有する第一燃料（アルコール濃度が低い燃料）と、第二燃料（アルコール濃度が低い燃料）に分離し得る取組みを提供する。少なくとも液相状態のアルコールを含む第一燃料（例えば、図１にて矢印１７９として示す）は、概略的に２２２にて示す第一噴射装置を介して介して各々のエンジン気筒に供給され得る。少なくとも液相状態の炭化水素を含む第二燃料（例えば、図１にて矢印１７６、１８４、又は１８６として示す）は、概略的に２２４にて示す第二燃料噴射装置を介して介して各々のエンジン気筒に供給され得る。
【００４４】
限定されない一例として、第一燃料（アルコール濃度の高い燃料）用の燃料供給装置２２２は、図６に示すように、第二燃料用の燃料噴射装置２２４の噴射弁とは別個に構成された、各エンジン気筒への噴射弁を含む場合がある。しかしながら、他の例において、アルコール濃度の高い燃料と炭化水素濃度の高い燃料は、混合弁を用いた単一の噴射弁に結合され、アルコール濃度の高い燃料と炭化水素濃度の高い燃料との混合物が、様々な比率にてエンジンに供給され得る。アルコール濃度の高い燃料及び炭化水素濃度の高い燃料がどのようにエンジンに供給されるかには関わらず、これらの燃料を燃焼することによって機械的動力を生成し、燃焼生成物は排気通路２２８を介してエンジンから排出され得る。
【００４５】
燃料供給装置２００は、エンジンに使用されるアルコール濃度の高い燃料及び／又は炭化水素濃度の高い燃料の供給を、過渡状態であっても適切に維持するための種々の燃料バッファ（緩衝器）を含み得る。例えば、貯蔵タンク２０６が、燃料通路２７９上であって、圧縮器２５０の下流に設けられて、アルコール濃度の高い燃料を貯蔵する場合がある。貯蔵タンク２０６はセンサ２０５を含み、そのセンサ２０５は、貯蔵タンク２０６に貯蔵されているアルコール濃度の高い燃料の量の指標を制御装置２９０に供給し得る。貯蔵タンク２０６はセンサ２０７を含み、そのセンサ２０７は、貯蔵タンク２０６内に貯蔵された燃料の組成の指標（例えば、アルコール濃度の高い燃料のアルコール濃度の指標を含む）を制御装置２９０に供給し得る。例の幾つかにおいて、貯蔵タンク２０８が、炭化水素濃度の高い燃料のために設けられる場合がある。貯蔵タンク２０８はセンサ２０９及び／又はセンサ２０３を含み、そのセンサ２０９は、貯蔵タンク２０８に貯蔵されている炭化水素濃度の高い燃料の量の指標を制御装置２９０に供給し、そのセンサ２０３は、貯蔵タンク２０８内に貯蔵された燃料の組成の指標を制御装置２９０に供給し得る。このようにして、制御装置は、エンジンに供給可能なアルコール濃度の高い燃料及び炭化水素濃度の高い燃料の量及び／又は組成を特定し得る。しかしながら、例の幾つかにおいて、貯蔵タンク２０６及び／又は２０８は省略される場合がある。
【００４６】
アルコール濃度の高い燃料が少量しか利用できない（例えば、貯蔵タンク２０６が空（ｅｍｐｔｙ）に近い状態にある）ことを示す指標（例えばセンサ２０５によって供給される）に応答して、制御装置は、炭化水素燃料成分からアルコール燃料成分の分離速度を増大させるため、蒸発器２３０における蒸発速度、分離装置２４０における分離速度、及び／又は、圧縮器２５０における圧縮速度を増加させ得る。
【００４７】
同様に、アルコール濃度の高い燃料が大量に利用できる（例えば、貯蔵タンク２０６が一杯（ｆｕｌｌ）に近い状態にある）ことを示す指標に応答して、制御装置は、炭化水素燃料成分からアルコール燃料成分の分離速度を低減させるため、蒸発器２３０における蒸発速度、分離装置２４０における分離速度、及び／又は、圧縮器２５０における圧縮速度を減少させ得る。燃料蒸気の生成速度は、蒸発器への燃料混合物の流量を増減することによって、及び／又は、加熱回路２３２を介して蒸発器に供給される熱の量を増減することによって、増減し得る。同様に、アルコール留分の圧縮速度は、冷却回路２５２を介して圧縮器２５０を流れる冷媒を流量を調整することによって、増減し得る。
【００４８】
更に別の例として、制御装置は、（例えば、燃料貯蔵量の変化、及び／又は、燃料噴射弁のパルス幅と噴射頻度を用いて）各々の種類の燃料の使用速度を監視して、燃料混合物の（例えば、蒸発、分離、及び圧縮の）処理速度を調整する場合があり、その結果として、十分な量の各々の燃料成分を、エンジンに確実に供給し得る。
【００４９】
更に別の例として、制御装置が、燃料貯蔵タンク２１０に貯蔵され得る燃料が十分なアルコール濃度を含んでいないと判定するときには、燃料成分を分離するために、制御装置は、蒸発器２３０、蒸気分離装置２４０、及び／又は、圧縮器２５０における種々の作動を低減又は中断し得る。例えば、燃料貯蔵タンク２１０に貯蔵された燃料が純粋なガソリンであれば、制御装置は、蒸発器２３０及び圧縮器２５０を遮断して、エネルギーを節約する場合がある。この場合、燃料は、燃料通路２０１及び２７６を通って、直接的にエンジンに供給され、それによって、蒸発器、分離装置、及び／又は、圧縮器をバイパスさせ得る。
【００５０】
制御装置はまた、中間バルブ及び／又はポンプ（図２には不図示）の動作を調整することによって、燃料の流量、加熱回路２３２を流れる作動流体の流量、及び、冷却回路２５２を流れる作動流体の流量を増減させ得る。例えば、燃料通路２７０は、制御装置２９０によって制御可能な燃料ポンプを含む場合がある。別の例として、燃料通路２７６及び２７９は、十分な燃料圧を燃料噴射装置に供給するための燃料ポンプを含む場合もある。ポンプ仕事の増大及び／又は圧力増大によって、蒸発器を流れる燃料の流量は増大し得る。バルブ２１５の開放、或いは、加熱回路２３２に供給されるポンプ仕事の増大によって、作動流体の流量は増加し得る。このようにして、制御装置は、燃料供給装置における種々のパラメータを調整し、エンジンの特定の燃料消費速度を満たし得る。加えて、破線にて示す燃料通路２０１が設けられ、燃料貯蔵タンク２１０を、燃料通路２７６及び／又は炭化水素濃度の高い燃料の貯蔵タンク２０８に連通する燃料バイパスを構成する場合がある。このように、蒸発器が少なくとも有る程度はバイパスされるべき条件下では、燃料貯蔵タンク２１０内に貯蔵された燃料混合物は、最初に蒸発器を通過する必要なく、エンジンに直接供給され得る。蒸発器をバイパスすると共に、燃料混合物に炭化水素濃度の高い燃料を追加すべきと判定されたときには、制御装置は、エンジンに供給されるアルコール濃度の高い燃料の量を、燃料混合物内に以前から含有していたアルコールの量まで低減し得る。従って、燃料貯蔵タンク２１０又は２０８における燃料組成センサが、燃料噴射装置２２４によって噴射される燃料中に含有するアルコールの濃度の指標を制御装置に供給し、燃料噴射装置２２２によってエンジンに供給されるアルコール濃度の高い燃料の量に関して適切な調整を行なうことができる。燃料噴射装置２２２及び２２４は図６を参照して後で詳述されるが、そこにおいては、燃料噴射弁６６６Ａが燃料噴射装置２２２から燃料を受け、燃料噴射弁６６６Ｂが燃料噴射装置２２４から燃料を受けることができる。
【００５１】
図５及び図６は、エンジン１２０の更に詳しい模式図を示す。図６は、多気筒エンジンにおける一つの気筒の一例を示し、更に、その気筒に吸気通路と排気通路とが結合されているのを示している。図６に示す実施形態において、エンジン１２０は、二つの異なる噴射弁を用いることによって、二つの異なる燃料（例えば、アルコール濃度の高い燃料、及び、炭化水素濃度の高い燃料）を使用可能である。例えば、エンジン１２０は、炭化水素濃度の高い燃料（例えば、ガソリンを含む）とアルコール濃度の高い燃料（例えば、エタノール及び／又はエタノールを含む）とを選択的に利用する場合がある。別の実施形態において、単一の噴射弁（例えば直接噴射弁）が、ガソリンとアルコール燃料の混合物を噴射するのに使用され、二つの燃料の混合比（量比）が、例えば混合弁を用いて、制御装置２９０によって調整される場合もある。
【００５２】
ガソリン（又は他の炭化水素燃料）及びアルコール燃料は、相対量を変更して選択的に使用することによって、（例えば直噴による）アルコール燃料によって提供される吸気冷却効果の増加を利用し、それによって、エンジン・ノッキングが発生する可能性を低減し得る。この現象は、圧縮比増加、ブースト、及び／又は、エンジンのダウンサイジングと組み合わされ、エンジンのノッキング限界を低減することによって、実質的な燃料経済性の利点を得るように使用され得る。
【００５３】
図６は、気筒毎に二つの燃料噴射弁を有する、少なくとも一つの気筒用の燃料噴射装置の一例を示す。しかしながら、エンジンの各気筒は、二つの燃料噴射弁を含み得る。二つの噴射弁は、二つのポート噴射弁、一つのポート噴射弁及び一つの直接噴射弁（図６に示す）、又は二つの直接噴射弁のように、種々の位置に配置され得る。エンジン１２０の燃焼室６３０は、クランク軸６４０に結合されるピストン６３６をその中に備えた燃焼室壁６３２を含んでいるのが示される。始動モータ（不図示）が、フライホイール（不図示）を介してクランクシャフト６４０に結合され得る。或いは、直接的なエンジン始動が使用される場合がある。
【００５４】
燃焼室又は気筒６３０が、各々吸気バルブ６５２ａ及び６５２ｂ（不図示）、及び、排気バルブ６５４ａ及び６５４ｂ（不図示）を介して、吸気マニフォールド５４４及び排気マニフォールド５４８と連通するのが示される。このように、気筒毎に四つのバルブが設けられ得るものの、別の例においては、気筒毎に単一の吸気バルブ及び単一の排気バルブが設けられる場合がある。更に別の例においては、気筒毎に二つの吸気バルブ及び一つの排気バルブが設けられる場合もある。
【００５５】
燃焼室６３０は、ピストン６３６が最下点にあるときの容積の、ピストン６３６が最上点にあるときの容積に対する比率である、圧縮比を持つ。例の一つにおいて、圧縮比は、略９：１、１０：１乃至１１：１、１１：１乃至１２：１、或いは、それよりも大きな値であり得る。
【００５６】
燃料噴射弁６６６Ａが、電気ドライバ６６８Ａを介して制御装置２９０から受ける信号ｄｆｐｗのパルス幅に比例した燃料を、燃焼室６３０内に直接的に噴射するために燃焼室６３０に直接的に結合されるのが示されている。図６は噴射弁６６６Ａを気筒の側壁に配置して示しているが、それは、ピストンの上方（例えば、点火プラグ５９２近傍位置）に配置されても良い。そのような配置は、低揮発性のアルコール・ベース燃料の幾つかによって、ミキシングと燃焼を改善し得る。或いは、噴射弁は、ミキシングを改善するために、天井部（ｏｖｅｒｈｅａｄ）で且つ吸気バルブ近傍に配置される場合がある。
【００５７】
アルコール濃度の高い燃料が、燃料貯蔵タンク、燃料ポンプ及び燃料レールを含む、高圧燃料噴射装置２２２（図２に概略的に示す）により、燃料噴射弁６６６Ａに供給され得る。別の例として、アルコール濃度の高い燃料が低圧にて単段式燃料ポンプによって供給され得るものの、その場合、高圧燃料システムが使用される場合に比べて、圧縮行程における直接燃料噴射のタイミングが限定される場合がある。
【００５８】
この例において、燃料噴射弁６６６Ｂが、気筒６３０に直接的に結合されることなく、吸気マニフォールド５４４に結合されているのが示される。燃料噴射弁６６６Ｂは、燃料噴射装置２２４として図２に示す電気ドライバ６６８Ｂを介して、制御装置２９０から受ける信号ｐｆｐｗのパルス幅に比例した炭化水素濃度の高い燃料を供給し得る。単一のドライバ６６８が両方の燃料噴射装置に対して使用され得ること、或いは、複数のドライバが使用され得ることに留意すべきである。炭化水素蒸気を吸着するための一つ又は複数のキャニスタを含む燃料分離装置２４０がまた、吸気マニフォールド５４４に連通して、概略的な態様にて示される。例えば図１及び図２に関して後述されるような、種々の燃料装置及び燃料蒸気パージ装置が、使用され得る。
【００５９】
吸気マニフォールド５４４が、スロットル板５６２を介してスロットル・ボディ６５８と連通しているのが示される。この特定の例において、スロットル板５６２は、楕円形状のスロットル板５６２の位置が電気モーター６９４を介して制御装置２９０によって制御され得るよう、電気モータ６９４に連結される。この構成は、電子スロットル制御（electronic throttle control: ＥＴＣ）と呼ばれ、アイドル速度制御にも使用され得る。代替実施形態（不図示）においては、バイパス空気通路がスロットル板５６２と並列に配置され、アイドル速度制御の間、その空気通路内に配設されたアイドル制御バイパス・バルブを介して吸気流量が制御される場合がある。
【００６０】
排気ガス・センサ６７６が、排気マニフォールド５４８の触媒コンバータ５７０の上流の位置において結合されているのが示される（ここにおいて、センサ６７６は種々の異なるセンサに対応し得る）。例えば、センサ６７６は、リニア酸素センサ、汎用排気ガス酸素（ＵＥＧＯ）センサ、二状態酸素センサ、排気ガス酸素（ＥＧＯ）センサ、ヒーター付排気ガス酸素（ＨＥＧＯ）センサ、ＨＣセンサ、或いは、ＣＯセンサのような、排気ガスの空燃比の指標を供給するための適切なセンサを含み得る。この具体的な例において、センサ６７６は、制御装置２９０に信号ＥＧＯを供給する二状態酸素センサであり、制御装置２９０は信号ＥＧＯを二状態信号ＥＧＯＳに変換する。信号ＥＧＯＳの高電圧状態が、排気ガスが化学量論的（理論空燃比：ストイキ）よりリッチにあることを示し、信号ＥＧＯＳの低電圧状態が、排気ガスが化学量論的（ストイキ）よりリーンにあることを示す。信号ＥＧＯＳは、化学量論的均質運転モード中の、平均空燃比をストイキに維持するための空燃比フィードバック制御しているときに使用するのに役立つ。
【００６１】
ディストリビュータレスの点火装置５８８が、制御装置２９０からの点火進角信号ＳＡに応答して、点火プラグ５９２を介して、燃焼室６３０に点火火花を選択的に供給する。制御装置２９０は、噴射タイミング、噴射量、噴霧パターンなどを調節することにより、燃焼室６３０を、均質混合気モード及び層状混合気モードを含む種々の燃焼モードで作動するよう構成され得る。さらに、層状混合気と均質混合気が混合されたものが燃焼室の中に形成される場合もある。例の一つにおいて、エンジンの圧縮行程の間に燃料噴射弁６６６Ａを作動することによって、層状混合気の層が形成され得る。別の例において、吸気行程（開弁噴射の場合あり）の間に、噴射弁６６６Ａ及び６６６Ｂの一つ又は両方を作動することによって、均一混合気が形成され得る。更に別の例において、吸気行程（閉弁噴射の場合あり）の前に噴射弁６６６Ａ及び６６６Ｂの一つ又は両方を作動することによって、均一混合気が形成される場合がある。また更に別の例においては、一つ又は複数の行程（例えば、吸気行程、圧縮行程、排気行程など）の間、噴射弁６６６Ａ及び６６６Ｂの一つ又は両方からの複数噴射が使用される場合もある。更に、後述するように、異なる条件下で、異なる噴射タイミング及び混合気構成が使用される例もあり得る。
【００６２】
制御装置２９０は、燃焼室６３０内の均質な混合気、層状の混合気、或いは、均質と層状の混成の混合気が、ストイキ、ストイキより燃料リッチな値、或いは、ストイキより燃料リーンな値になるように、燃料噴射弁６６６Ａ及び６６６Ｂによって供給される燃料の量を制御し得る。排出物制御装置６７２が、触媒コンバータ５７０の下流に配設されているのが示される。排出物制御装置６７２は、三元触媒、ＮＯＸトラップ、或いは、それらの組み合わせであり得る。
【００６３】
制御装置２９０は、マイクロプロセッサ・ユニット６０２、入出力ポート６０４、この具体的な例においてリード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）チップ６０６として示される実行可能プログラム及び較正値用の電子記憶媒体、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）６０８、キープ・アライブ・メモリ（ＫＡＭ）６１０、及び、従来のデータ・バスを含む、マイクロ・コンピュータとして示される。制御装置２９０は、前述した信号に加えて、スロットル・ボディ６５８に結合された質量空気流量センサ５００からの吸気された質量空気流量の測定値（ＭＡＦ）、冷却スリーブ５１４に結合された温度センサ５１２からのエンジン冷媒温度（ＥＣＴ）、クランクシャフト６４０に結合されたホール効果センサ５１８からのプロファイル点火ピックアップ信号（ＰＩＰ）、スロットル位置センサ５２０からのスロットル位置ＴＰ、センサ５２２からのマニフォールド絶対圧信号（ＭＡＰ）、ノック・センサ６８２からのノック指標、及び、センサ６８０からの絶対大気湿度或いは相対大気湿度の指標の測定値を含む、エンジン１２０に結合されたセンサからの種々の信号を受けているのが示される。エンジン速度信号ＲＰＭが、制御装置２９０によって、信号ＰＩＰから従来の方法で生成され、マニフォールド圧センサからのマニフォールド圧信号ＭＡＰが吸気マニフォールド内の真空度又は圧力の指標を提供する。ストイキ運転の間、このセンサはエンジン負荷の指標を与えることが出来る。さらに、このセンサはエンジン速度に加えて、気筒内に導かれる（空気を含む）吸気量の推定値を提供し得る。例の一つにおいて、エンジン速度センサとしても使用されるセンサ５１８は、クランクシャフトの回転毎に所定数の等間隔のパルスを生成する。
【００６４】
この特定の例において、触媒コンバータ５７０の温度Ｔｃａｔ１が温度センサ５２４によって与えられ、排気制御装置６７２の温度Ｔｃａｔ２が温度センサ５２６によって与えられる。代替実施形態において、温度Ｔｃａｔ１及び温度Ｔｃａｔ２は、エンジン作動から推定され得る。
図６の説明を続けると、可変カムシャフト・タイミング装置が示されている。具体的には、エンジン１２０のカムシャフト５３０が、吸気バルブ６５２ａ、６５２ｂ及び排気バルブ６５４ａ、６５４ｂを駆動するためのロッカー・アーム５３２及び５３４と連結しているのが示される。カムシャフト５３０はハウジング５３６に直接的に結合される。ハウジング５３６は、複数の歯５３８を有する歯車を形成する。ハウジング５３６は、タイミング・チェーン或いはタイミング・ベルト（不図示）を介してクランクシャフト５４０に流体的に結合する。従って、ハウジング５３６及びカムシャフト５３０はクランクシャフトに対して同じ速度又は複数倍の速度で回転する。しかしながら、ここに後述する流体継手の操作によって、カムシャフト５３０のクランクシャフト５４０に対する相対位置は、進角室６４２及び遅角室６４４内の流体圧によって変えられ得る。高圧の作動流体が進角室６４２に入るのを許容することによって、カムシャフト５３０はクランクシャフト６４０に対して進角される。このようにして、吸気バルブ６５２ａ、６５２ｂ及び排気バルブ６５４ａ、６５４ｂは、クランクシャフト５４０に対して、通常より早いタイミングで開閉する。同様に、高圧の作動流体が遅角室６４４に入るのを許容することによって、カムシャフト５３０はクランクシャフト５４０に対して遅角される。このようにして、吸気バルブ６５２ａ、６５２ｂ及び排気バルブ６５４ａ、６５４ｂは、クランクシャフト５４０に対して、通常より遅いタイミングで開閉する。
【００６５】
この例は、吸気バルブ・タイミングと排気バルブ・タイミングが同時に制御される装置を示しているが、可変吸気カム・タイミング、可変排気カム・タイミング、二重独立可変カム・タイミング、又は、固定カム・タイミングが使用される場合もある。更に、可変バルブ・リフトもまた、使用され得る。更に、カムシャフト・プロフィール切り替えが使用され、異なる運転条件下において異なるカム・プロフィールを提供し得る。更にまた、バルブ機構は、ローラー・フィンガ・フォロア形式、直動式機械的バケット形式、又は、ローカー・アームに代わる他の形式であり得る。
【００６６】
可変カム・タイミング装置について説明を続けると、ハウジング５３６に結合された歯５３８及びカムシャフト５３０が、制御装置２９０に信号ＶＣＴを供給するカム・タイミング・センサ５５０を介して相対的なカム位置の測定を可能にする。後述するように、歯５０５が気筒の特定のために好適に使用される一方で、歯５０１、５０２、５０３及び５０４がカム・タイミングの測定のために好適に使用され、且つ、等間隔に配設される（例えば、Ｖ型８気筒の二つのバンクを持つエンジンにおいては、互いに９０°間隔を空けて配設される）。加えて、制御装置２９０は、作動流体の流れを、進角室６４２又は遅角室６４４の何れか一方に流す、或いは、両方に流さないように制御すべく、一般的なソレノイド・バルブ（不図示）に、制御信号（ＬＡＣＴ、ＲＡＣＴ）を送る場合がある。
【００６７】
相対的なカム・タイミングが、種々の方法で測定され得る。概略的には、ＰＩＰ信号の立ち上がりと、ハウジング５３６上の複数の歯５３８の一つからの受信信号との間の時間又は回転角が、相対的なカム・タイミングの測定値を与える。二つの気筒バンクと５個の歯を持つ歯車を備えるＶ型８気筒エンジンの特定の例に関しては、特定のバンクに関するカム・タイミングの測定値が、気筒の特定に用いられる特別な信号とともに、１回転につき４回得られる。
【００６８】
センサ５６０はまた、制御装置２９０にＯ２濃度を示す電圧を提供する信号５６２によって、排気ガス中の酸素濃度の指標を提供する。例えば、センサ５６０は、ＨＥＧＯセンサ、ＵＥＧＯセンサ、ＥＧＯセンサ或いは、他の形式の排気ガス・センサであり得る。さらに、センサ６７６に関して前述したように、センサ５６０も種々の異なるセンサに対応し得ることを記しておく。
【００６９】
図６は多気筒エンジンにおける一つの気筒を単に示しており、各気筒は、各々が一対の吸気バルブ／排気バルブ、燃料噴射弁、点火プラグ等を備えている。例えば図５を参照すると、エンジン１２０が、一列に並んだ４つの気筒を備えて示されるものの、エンジン１２０は適切であれば如何なる数の気筒を備え得る。エンジン１２０は、排気マニフォールド５４８内に連結されたタービン５１９ａ及び、吸気マニフォールド５４４内に連結されたコンプレッサ５１９ｂを備えたターボ過給機５１９のような圧縮装置を含み得る。図５はインタークーラを示していないものの、それは任意に備えることができる。タービン５１９ａはドライブ・シャフト５１５を介して圧縮器５１９ｂに結合されるのが一般的である。種々の形式のターボ過給機の配列が使用され得る。例えば、ジオメトリ可変ターボ過給機（ＶＧＴ）が使用され、そこにおいて、制御装置２９０が、エンジン作動中にタービン及び/又はコンプレッサのジオメトリを変更し、エンジン１２０に供給されるブースト圧を変更し得る。或いは、またはそれに加えて、面積可変ノズルが、排気ラインにおけるタービンの上流及び／又は下流（及び/又は、吸気ラインにおけるコンプレッサの上流又は下流）に置かれた、可変ノズル過給機（ＶＮＴ）が使用され、ターボ過給機を通る気体の有効膨張比或いは有効圧縮比を変える場合がある。ウエストゲート・バルブのような更に別の取組みが使用され、排気の膨張率を変更し得る。図５は、タービン５１９ａを迂回するバイパス・バルブ５２０の一例、及び、コンプレッサ５１９ｂを迂回するバイパス・バルブ５２２の一例を示し、そこにおいて、各バルブが制御装置２９０を介して制御され、エンジン１２０に供給されるブースト圧を変更し得る。例の幾つかにおいて、ツイン・ターボ配列、及び/又は、シーケンシャル・ターボ配列が、使用され得る。複数の調整可能なターボ過給機及び/又はターボ段の場合、運転状態（例えば、マニフォールド圧、空気流量、エンジン速度など）に応じて、ターボ過給機を通る相対的な膨張量を変更するのが望ましい場合がある。さらに他の例において、スーパー・チャージャーが使用される場合もある。
【００７０】
図７は、アルコール濃度の高い燃料、及び、炭化水素濃度の高い燃料の供給を制御する方法の一例を示すフローチャートである。ステップ７１０において、エンジン及び燃料装置の運転状態が特定され得る。例えば、制御装置は、運転状態に関する情報を、前述した種々のセンサから入手することが出来る。運転状態はとりわけ、エンジン速度、エンジン負荷、エンジン温度、ブースト圧、ターボチャージャーの状態、外気状態、自動車にて貯蔵された分離されている燃料の量、分離されていない燃料の量、エンジンに供給可能な各種の燃料の組成及び量、（例えば、アクセル・ペダルによる操作を介して）運転者によって要求されたエンジン性能、及び／又は、各種の燃料の使用速度を含み得る。
【００７１】
ステップ７２０において、炭化水素濃度の高い燃料、及び、アルコール濃度の高い燃料が、ステップ７１０にて特定された運転状態に応じてその相対量を変化させて、エンジンに供給され得る。例えば、制御装置は、運転状態（例えば、圧縮装置によるブースト圧、エンジン負荷、及び、エンジン速度など）に応じて、炭化水素濃度の高い燃料（例えばガソリン）の量に対して、エンジンに供給されるアルコール濃度の高い燃料（例えばエタノール）の量を変更する場合がある。制御装置はまた、エンジンに供給される各々の燃料の相対量を決定するときには、アルコール濃度の高い燃料及び炭化水素濃度の高い燃料の組成の指標を利用する。例えば、制御装置は、炭化水素濃度の高い燃料が幾らかアルコールをも含んでいるときには、炭化水素濃度の高い燃料に対して、エンジンに供給されるアルコール濃度の高い燃料の量を低減する場合がある。更に、制御装置は、目標空燃比の燃料がエンジン気筒中にて燃焼されるように、エンジンに供給されるアルコール濃度の高い燃料及びガソリン濃度の高い燃料の量を調整する場合もある。
【００７２】
図６を参照して前述したように、例の少なくとも幾つかにおいて、アルコール濃度の高い燃料は、気筒内に配置された直接噴射弁によってエンジン気筒に直接供給され、炭化水素濃度の高い燃料は、別個のポート噴射弁、或いは、別個の直接噴射弁によってエンジン気筒に供給され得る。更に別の例においては、炭化水素濃度の高い燃料及びアルコール濃度の高い燃料は、気筒内に配置された単一の直噴噴射弁によって、エンジン気筒の各々に供給される場合がある。その直噴噴射弁は、噴射弁の上流に混合弁を配置し、噴射弁によって噴射される各燃料の相対量を調整するように構成される。
【００７３】
ステップ７３０において、運転状態がエンジン・ノッキングの指標を示すならば、ステップ７４０において、炭化水素濃度の高い燃料の量に対して、エンジンに供給されるアルコール濃度の高い燃料の量が増大され、エンジン・ノッキングを低減又は除去し得る。例の幾つかにおいて、エンジンはノック・センサを含む場合があり、そのノック・センサは、制御装置と通信可能に結合されることによって、制御装置がエンジン・ノッキングの指標に応答して、エンジンに供給されるアルコールの相対量を増加する場合がある。最後に、ルーチンはスタートに戻り得る。
【００７４】
図８は、制御装置によって使用され、運転状態の変化に応じてアルコール濃度の高い燃料とガソリン濃度の高い燃料との適切な比率を決定し得るマップの一例を示している。例えば、ライン８１０に示すように、アルコール濃度の高い燃料（例えばエタノール）は、エンジン・ノッキングに影響する運転状態の中でもとりわけ、エンジン負荷、エンジン速度、及び、エンジン加速の増加に応答して、炭化水素濃度の高い燃料（ガソリンを含む）と比べて増加される場合がある。一例として、図８は、制御装置のメモリに記憶され得るマップを示している。
【００７５】
図９は、図２を参照して前述した分離装置２４０の代替実施形態の概略図を示している。この特定の例において、燃料蒸気のアルコール成分は、燃料分離膜９１０を用いて、炭化水素成分から分離され得る。燃料分離膜９１０は、適切なものであれば如何なる選択性透過膜をも含み、燃料のアルコール成分は、アルコール成分とは異なった速度（例えば高速）にて、選択性透過膜を通過することが可能となる。限定されない一例として、選択性透過膜９１０は、ナフィオン（ＮＡＦＩＯＮ）、或いは、他の適切な材質を含む場合がある。選択性透過膜９１０は、分離装置の第一領域９２０を、第二領域９３０から分離する。選択性透過膜９１０の選択性のために、燃料蒸気が通路２７２を介して第一領域９２０に入るときに、燃料蒸気のアルコール成分は、炭化水素成分よりも高い速度で選択性透過膜を通過して、第二領域９３０に流入し得る。例の幾つかにおいて、選択性透過膜９１０は、炭化水素成分を第二領域９３０から完全に締め出す場合がある。燃料蒸気の炭化水素成分の少なくとも一部は、通路２８０を介してエンジンの吸気マニフォールドに供給される一方で、選択性透過膜９１０を通過するアルコール成分の少なくとも一部は、通路２７７を介して圧縮器２５０に供給され得る。蒸気分離装置２４０において、燃料蒸気は、通路２７２を介して蒸発器２３０から、或いは、流体的に連通された通路２１２を介して燃料貯蔵タンク２１０から、受ける場合があることに留意すべきである。
【００７６】
ここに含まれる制御及び判断ルーチンの例は、様々なエンジン及び/又は車両システム構成と共に使用され得ることに留意すべきである。ここに記述された具体的なルーチンは、イベント・ドリブン、インターラプト・ドリブン、マルチ・タスキング、マルチ・スレッディングなどのような、一つ又は複数の処理ストラテジー（ロジック）を表し得る。記述される種々の動作、作用、又は機能は、それ自体、記述された順番で、または並行して実行され、或いは場合によっては、一部が削除される場合もある。同様に、処理の順番は、ここに記載された実施形態の例の特徴及び利点を達成するために必須のものではなく、図示と説明を簡単にするために提供されたものである。図示された動作や機能の一つ又は二つ以上は、使用される具体的なストラテジーによっては、反復して実行される場合がある。更に、記載された動作は、エンジン制御装置内のコンピュータ読取可能記憶媒体の中にプログラムされるべきコードを視覚的に表わすものであり得る。
【００７７】
ここに記載された構成及びルーチンが、本質的に例示に過ぎず、多数の変形例が可能であるため、これらの具体的な実施形態が本発明を限定する意味で考慮されるべきでないことは理解できるであろう。例えば、上述の方法は、Ｖ型６気筒エンジン、直列４気筒エンジン、直列６気筒エンジン、Ｖ型１２気筒エンジン、対向４気筒エンジン、及び、その他のエンジン形式に適用され得る。本明細書の主題は、ここに記載された種々の装置及び構成そして、他の特徴、機能及び/又は属性の、全ての新規で非自明の組み合わせ及び一部組み合わせを含む。
【００７８】
特許請求の範囲は、新規で非自明と見なされる特定の組み合わせ及び一部組み合わせを具体的に示す。これらの特許請求の範囲は、「一つの」構成要素、又は「第一の」構成要素、又は、それらの同義語に言及し得る。そのような特許請求の範囲は、その構成要素が一つ又はそれ以上あるものを含み、その構成要素が二つ以上あるものを要求もしなければ、除外もしないと理解されるべきである。開示されている特徴、機能、構成要素及び/又は属性の他の組み合わせ及び一部組み合わせが、本件特許請求の範囲の補正又は本出願又は関連出願の新しい請求の範囲の提供によって、請求され得る。最初の特許請求の範囲の権利範囲より広い特許請求の範囲、狭い特許請求の範囲、同じ特許請求の範囲、又は異なる特許請求の範囲であろうと、そのような特許請求の範囲もまた、本明細書の主題に含まれると見なされる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】エンジン用の燃料供給処理の一例の概略図を示す。
【図２】燃料供給装置の一例の概略図を示す。
【図３】燃料供給装置を作動するための制御ストラテジーの一例のフローチャートを示す。
【図４】燃料供給装置を作動するための制御ストラテジーの一例のフローチャートを示す。
【図５】詳述されたエンジンの一例を示す。
【図６】詳述されたエンジンの一例を示す。
【図７】エンジンに供給されるアルコール濃度の高い燃料、及び、炭化水素濃度の高い燃料の相対量を調整する制御ストラテジーの一例のフローチャートを示す。
【図８】エンジンに供給されるエタノールとガソリンとの比率を決定するための燃料制御マップの一例を示す。
【図９】炭化水素よりも高い速度で燃料のアルコール成分を選択的に通過させる燃料分離膜を含む、分離装置の一例の概略図を示す。
【符号の説明】
【００８０】
１１０、燃料貯蔵タンク
１２０、エンジン
１３０、蒸発／気化ステージ
１５０、圧縮ステージ
１６０、圧縮ステージ
１８８、吸気
１９０、排気
２３０、蒸発器
２４０、蒸気分離装置
２４２、キャニスタ
２４４、キャニスタ
２５０、圧縮器
２０６、貯蔵タンク
２０８、貯蔵タンク
２８０、パージ通路
２９０、制御装置
【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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