(57)【要約】【課題】燃料タンク内でアルコール混合燃料が不均一となることを防止して、安定した燃料性状の検出が可能な内燃機関の燃料供給装置を提供する。【解決手段】燃料タンク７０、燃料タンク７０内を攪拌可能な攪拌装置６０、ＥＣＵ１００等を備え、ＥＣＵ１００は、燃料性状センサ３０により検出される燃料Ｆの燃料性状に基づいてアルコール濃度を検出する第1の濃度検出手段、筒内圧センサ２０により検出されたエンジン１０の燃焼室１７内の圧力に基づいて燃料のアルコール濃度を検出する第２の濃度検出手段、第1の濃度検出手段と第２の濃度検出手段とより検出されるアルコール濃度とに基づいて燃料タンク７０内の燃料の状態を判断する燃料状態判断手段、及び燃料状態判断手段の判断結果に応じて攪拌装置６０を作動させる制御手段を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコール混合燃料を収容する燃料タンクと、
前記燃料タンク内のアルコール混合燃料を攪拌可能な攪拌手段と、
燃料性状センサにより検出される前記燃料タンクから内燃機関のインジェクタへ送られる燃料の燃料性状に基づいてアルコール混合燃料のアルコール濃度を検出する第1の濃度検出手段と、
筒内圧センサにより検出された内燃機関の燃焼室内の圧力に基づいて、前記燃焼室に供給されるアルコール混合燃料のアルコール濃度を検出する第２の濃度検出手段と、
前記第1の濃度検出手段より検出されるアルコール混合燃料のアルコール濃度と、前記第２の濃度検出手段より検出されるアルコール混合燃料のアルコール濃度とに基づいて、前記燃料タンク内のアルコール混合燃料の状態を判断する燃料状態判断手段と、
前記燃料状態判断手段が前記燃料タンク内のアルコール混合燃料の状態が不均一と判断した場合に、前記攪拌手段を作動させる制御手段と、
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】
燃料性状センサにより検出される燃料タンクから内燃機関のインジェクタへ送られる燃料の燃料性状に基づいてアルコール混合燃料のアルコール濃度を検出する第1の濃度検出手段と、
筒内圧センサにより検出された内燃機関の燃焼室内の圧力に基づいて、前記燃焼室に供給されるアルコール混合燃料のアルコール濃度を検出する第２の濃度検出手段と、
前記第1の濃度検出手段より検出されるアルコール混合燃料のアルコール濃度と、前記第２の濃度検出手段より検出されるアルコール混合燃料のアルコール濃度とに基づいて、前記燃料タンク内のアルコール混合燃料の状態を判断する燃料状態判断手段と、
を有することを特徴とするアルコール混合燃料の状態判断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料供給装置及びアルコール混合燃料の状態判断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガソリンエンジンをベースに、エタノール燃料でもガソリンとエタノールの混合燃料（以下、エタノール混合燃料）でも走行可能ないわゆるフレキシブル・フューエル・ビークル（ＦＦＶ）が普及している（例えば、特許文献１，２等を参照）。このＦＦＶでは、光学式や静電容量式の燃料性状センサを使用して、燃料の密度や、エタノールの濃度を検出し、検出した燃料性状をフィードバックしてより精密なエンジン制御を行い、エミッションの発生の低減等を図っている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３１２０７３号公報
【特許文献２】特開平５−２２３０２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、エタノール等のアルコール混合燃料は、長時間放置すると含有水分の相分離又は沈殿により燃料タンク内で燃料が不均一となり、燃料性状センサの出力がオーバシュートして燃料性状が誤検出されることがある。また、密度の異なる燃料を燃料タンクに投入した場合にも、同様に、燃料性状が誤検出されることがある。
【０００５】
燃料性状が誤検出されると、始動時のエミッションの発生が増加する。また、燃料性状が誤検出されると、それに応じた内燃機関の制御が行われるので、ドライバビリティが低下する可能性もある。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、燃料タンク内でアルコール混合燃料が不均一となることを防止して、安定した燃料性状の検出が可能な内燃機関の燃料供給装置を提供することにある。
【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供給装置は、アルコール混合燃料を収容する燃料タンクと、前記燃料タンク内のアルコール混合燃料を攪拌可能な攪拌手段と、燃料性状センサにより検出される前記燃料タンクから内燃機関のインジェクタへ送られる燃料の燃料性状に基づいてアルコール混合燃料のアルコール濃度を検出する第１の濃度検出手段と、筒内圧センサにより検出された内燃機関の燃焼室内の圧力に基づいて、前記燃焼室に供給されるアルコール混合燃料のアルコール濃度を検出する第２の濃度検出手段と、前記第１の濃度検出手段より検出されるアルコール混合燃料のアルコール濃度と、前記第２の濃度検出手段より検出されるアルコール混合燃料のアルコール濃度とに基づいて、前記燃料タンク内のアルコール混合燃料の状態を判断する燃料状態判断手段と、前記燃料状態判断手段が前記燃料タンク内のアルコール混合燃料の状態が不均一と判断した場合に、前記攪拌手段を作動させる制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、第１の濃度検出手段と第２の濃度検出手段とによりそれぞれ検出されたアルコール混合燃料の濃度が異なる場合には、前記燃料タンク内のアルコール混合燃料の状態が不均一と判断され、この結果、攪拌手段が作動させる。これにより、燃料タンク内のアルコール混合燃料が均一な状態となり、燃料性状センサにより検出される燃料性状が安定化する。
【０００９】
本発明のアルコール混合燃料の状態判断装置は、燃料性状センサにより検出される燃料タンクから内燃機関のインジェクタへ送られる燃料の燃料性状に基づいてアルコール混合燃料のアルコール濃度を検出する第１の濃度検出手段と、筒内圧センサにより検出された内燃機関の燃焼室内の圧力に基づいて、前記燃焼室に供給されるアルコール混合燃料のアルコール濃度を検出する第２の濃度検出手段と、前記第１の濃度検出手段より検出されるアルコール混合燃料のアルコール濃度と、前記第２の濃度検出手段より検出されるアルコール混合燃料のアルコール濃度とに基づいて、前記燃料タンク内のアルコール混合燃料の状態を判断する燃料状態判断手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、燃料タンク内でアルコール混合燃料が不均一となることを防止でき、その結果、燃料性状センサにより検出される燃料性状が安定化する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。  
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料供給装置が適用されたエンジンを示す構成図である。
【００１２】
エンジン１０は、燃料をインジェクタ５０から吸気ポート１３内に噴射し、点火プラグ１５によって着火させる型式のものである。
【００１３】
ピストン１６により画定された燃焼室１７にそれぞれ臨む吸気ポート１３および排気ポート１４が形成されたシリンダヘッドには、吸気ポート１２を開閉する吸気弁１１および排気ポート１４を開閉する排気弁１２を含む動弁機構が組み込まれている。
【００１４】
また、燃焼室１７内の圧力を検出するための筒内圧センサ２０が燃焼室１７に設けられており、筒内圧センサ２０の検出信号はＥＣＵ１００へ入力される。
【００１５】
インジェクタ５０には、デリバリパイプ４０により燃料タンク７０から燃料Ｆが供給される。
【００１６】
燃料タンク７０からインジェクタ５０までの経路には、燃料Ｆの燃料性状を検出する燃料性状センサ３０が設けられている。この燃料性状センサ３０は、光学式、静電容量式等を使用でき、燃料Ｆのアルコール濃度を検出する。燃料性状センサ３０の検出信号は、ＥＣＵ１００へ入力される。
【００１７】
燃料タンク７０は、エタノール等のアルコールをガソリンに混合したアルコール混合燃料Ｆを収容する。この燃料タンク７０には、収容したルコール混合燃料Ｆを攪拌するための攪拌装置６０が備わっており、この攪拌装置６０は、ＥＣＵ１００からの制御信号に応じて作動する。
【００１８】
ＥＣＵ１００は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄ変換器等の入出力回路、記憶装置などのハードウエアと所要のソフトウエアで構成され、イグニッションキースイッチからの信号や、上述した筒内圧センサ２０，燃料性状センサ３０、図示しないスロットル開度センサ，Ａ/Ｆセンサ，クランク角センサ、エアフローメータ等からの検出情報などに基づき、予め設定されたプログラムに従って円滑なエンジン１０の運転がなされるように、インジェクタ５０，イグニッションコイルなどの作動を制御する。尚、ＥＣＵ１００は、燃料性状センサ３０により検出される燃料タンク７０からエンジン１０の吸気ポート１３へ送られた燃料Ｆの燃料性状に基づいてアルコール混合燃料の濃度を検出する第１の濃度検出手段、筒内圧センサ２０により検出されたエンジン１０の燃焼室１７内の圧力に基づいて、燃焼室１７に供給されるアルコール混合燃料Ｆのアルコール濃度を検出する第２の濃度検出手段、第１の濃度検出手段より検出されるアルコール混合燃料Ｆのアルコール濃度と第２の濃度検出手段より検出されるアルコール混合燃料Ｆのアルコール濃度とに基づいて燃料タンク７０内のアルコール混合燃料Ｆの状態を判断する燃料状態判断手段、及び、燃料状態判断手段が燃料タンク内７０のアルコール混合燃料の状態が不均一と判断した場合に攪拌装置６０を作動させる制御手段を構成する。
【００１９】
次に、ＥＣＵ１００による燃料タンク攪拌処理の一例について図２ないし図５を参照して説明する。ここで、図２は燃料タンク攪拌処理ルーチンの処理手順を示すフローチャート、図３は筒内圧センサの検出圧力に基づいてアルコール濃度Ｆｃｐｓを検出するための処理手順を示すフローチャート、図４は筒内圧力とＰＶκとの関係を示すグラフであり、図５は低位発熱量相関パラメータとアルコール濃度との関係を規定するマップである。尚、図２に示す処理ルーチンは、例えば、所定のサンプリング時間毎に実行される。
【００２０】
ＥＣＵ１００は、先ず、図２示すように、燃料性状センサ３０の検出した燃料性状に基づいて、燃料Ｆのアルコール濃度ＦFFSを検出する（ステップＳ１）。
【００２１】
次いで、筒内圧センサ２０の検出する筒内圧Ｐから燃料Ｆのアルコール濃度ＦCPSを検出する（ステップＳ２）。
【００２２】
ここで、アルコール濃度ＦCPSを検出する手順は、図３に示すように、先ず、筒内圧Ｐを取得する（ステップＳ２１）。筒内圧Ｐは、例えば、図４（Ａ）に示すように、各サイクル毎に変化する。
【００２３】
次いで、筒内圧Ｐと燃焼室体積Ｖと比熱比κを用いて、ＰＶκを計算する（ステップＳ２２）。このＰＶκは、図４（Ｂ）に示すように、熱発生量Ｑに略比例するパラメータであり、例えば、ｄＱ／ｄθ（クランク角に対する熱発熱量Ｑの変化率）は、図４（Ｃ）に示すように、ｄＰＶκ／ｄθを計算することにより求まる。
【００２４】
ここで、熱発生量Ｑに略比例するパラメータであるＰＶκは、燃料噴射量τに応じて絶対値が変化するため、これを規格化するために、低位発熱量相関パラメータと呼ばれる値ＰＶκ／τを算出する（ステップＳ２３）。
【００２５】
この低位発熱量相関パラメータＰＶκ／τは、燃料に含まれるアルコール濃度に比例しており、例えば、図５に示すように、低位発熱量相関パラメータＰＶκ／τと燃料のアルコール濃度とは予めマップ化することができる。
【００２６】
これにより、検出した低位発熱量相関パラメータＰＶκ／τに対応するアルコール濃度ＦCPSをマップから特定する（ステップＳ２４）。
【００２７】
図２のフローチャートに戻ると、アルコール濃度ＦFFSとアルコール濃度ＦCPSとを算出したのち、これらを比較して両者の隔たりが所定のしきい値を超えていないかを判断する（ステップＳ３）。
【００２８】
両者の隔たりが所定のしきい値を超えている場合には、燃料タンク７０内の燃料Ｆの攪拌が必要と判断し、攪拌処理を実行する（ステップＳ４）。これにより、アルコール濃度ＦFFSとアルコール濃度ＦCPSとが略一致することになる。
【００２９】
ここで、筒内圧センサ２０の検出した筒内圧Ｐに基づくアルコール濃度ＦCPSと燃料性状センサ３０の検出性状に基づくアルコール濃度ＦFFSとの相違が発生する状況について図６を参照して説明する。
【００３０】
図６（Ａ）に示すように、燃料タンク７０内に２種類の性状の燃料Ａ，Ｂが存在した場合、車両が平地を走行している限りは、筒内圧センサ２０及び燃料性状センサ３０の検出対象が同じであるので、アルコール濃度ＦCPSとアルコール濃度ＦFFSとの間には隔たりが発生しない。
【００３１】
一方、図６（Ｂ）に示すように、車両が傾斜走行の状態に移行すると、検出の際のタイムラグが原因で、燃料性状センサ３０の検出対象と筒内圧センサ２０の検出対象とが異なってしまい、アルコール濃度ＦCPSとアルコール濃度ＦFFSとの間に隔たりが生じてしまう。これを防止するために、上記した攪拌装置６０を作動させ、燃料性状センサ３０の検出対象と筒内圧センサ２０の検出対象とを同じにする。
【００３２】
上記実施形態では、アルコール混合燃料として、エタノールを混合した場合を想定して説明したが、例えば、バイオエタノールやメタノール、あるいは、１００％エタノールの場合にも本発明を適用できる。
【００３３】
上記実施形態では、ポート噴射式のエンジンに本発明を適用した場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、筒内噴射式エンジンにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料供給装置が適用されたエンジンを示す構成図である。
【図２】燃料タンク攪拌処理ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
【図３】筒内圧センサの検出圧力に基づいてアルコール濃度を検出するための処理手順を示すフローチャートである。
【図４】筒内圧力とＰＶκとの関係を示すグラフである。
【図５】低位発熱量相関パラメータとアルコール濃度との関係を規定するマップである。
【図６】筒内圧センサの検出圧力に基づくアルコール濃度と燃料性状センサの検出性状に基づくアルコール濃度との相違が発生する状況の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０…エンジン
１１…吸気弁
１２…排気弁
１３…吸気ポート
１４…排気ポート
１５…点火プラグ
１６…ピストン
１７…燃焼室
２０…筒内圧センサ
３０…燃料性状センサ
４０…デリバリパイプ
５０…インジェクタ
６０…攪拌装置
７０…燃料タンク
１００…ＥＣＵ
【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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