JP2007321714A

JP2007321714A - 内燃機関の燃料供給装置

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Publication number: JP2007321714A
Application number: JP2006155705A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kawai; 孝史川合
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-06-05
Filing date: 2006-06-05
Publication date: 2007-12-13

Abstract

【課題】燃料タンク内の燃料を新規の燃料に入替えた場合に新規の燃料の組成を迅速に把握することができる燃料供給装置を提供する。
【解決手段】燃料供給装置は、燃料を貯留するメインタンク６１と、メインタンクに連通するサブタンク６２と、燃料供給弁の全てに連通するデリバリパイプ６５と、サブタンクとデリバリパイプとに連通される燃料供給パイプ６４及び燃料リターンパイプ６６とを具備する。そして、サブタンク内の燃料が燃料供給パイプ及びデリバリパイプを介して機関本体に供給されると共に、サブタンクから機関本体に供給された燃料分だけメインタンク内の燃料がサブタンク内に供給される。サブタンク及びデリバリパイプ内の燃料の一部は燃料供給パイプ及び燃料リターンパイプを介して循環せしめられ、よってサブタンク及びデリバリパイプ内の燃料中の既存の燃料と新規の燃料との混合比率がほぼ均一とされる。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の燃料供給装置に関する。

近年、石油資源枯渇問題及び温暖化問題の対策として、代替燃料の研究が盛んに行われ、代替燃料の一種としてメタノールやエタノール等のアルコール類が注目されている。その結果、アルコール類のみから成るアルコール燃料や、ガソリンにアルコール燃料が混入されたアルコール混合燃料が開発され、これら燃料が内燃機関用の燃料として用いられるに至っている。

ここで、アルコール燃料は、ガソリンとは異なる物理的性質を有しており、特にその分子内に酸素を含んでいるためガソリンと比較して燃焼時の理論空燃比及び発熱量が小さく、気化潜熱が大きい。このため、燃料としてガソリンを用いているときと、アルコール燃料を用いているときとでは、内燃機関の制御形態を変更する必要がある。

例えば、燃焼室内に供給される混合気の空燃比が理論空燃比となるように内燃機関を制御している場合には、燃料としてガソリンを用いているときには筒内充填空気量と燃料との比率が１４．７：１となるように燃料を供給する必要があるのに対し、燃料としてエタノールを用いているときには筒内充填空気量と燃料との比率が９：１となるように燃料を供給する必要がある。

ところが、例えば燃料タンクにガソリンが貯留されていて燃料としてガソリンが供給されていた後に、燃料タンクにアルコール燃料が給油されて急に供給される燃料がガソリンからアルコール燃料に変わると、燃料の変化に対して内燃機関の制御が追いつかず、よって燃料が変わってから或る程度の期間に亘って内燃機関の運転が適切に行われない場合がある。

そこで、特許文献１では、燃料タンクと燃料噴射弁との間にリザーバをバッファとして設けることとしている。すなわち、特許文献１に記載の燃料供給装置では、基本的にリザーバ内には燃料噴射弁からの噴射分だけ燃料タンクから燃料が流入することになっており、よってリザーバ内に既存の燃料が残った状態で燃料タンクに新たな燃料を給油すると、燃料噴射弁からの燃料噴射に伴って少量ずつ新たな燃料がリザーバ内に供給されることになる。リザーバ内では既存の燃料と新たな燃料が混合されることから、燃料噴射弁に供給される燃料は既存の燃料から急激に新たな燃料へは変化せず、徐々に変化していくことになる。

特許第３４４１７７０号明細書特開平５−２０９５６５号公報

ところで、例えば機関始動時、高負荷運転時や触媒温度が高い時等に内燃機関の通常運転時に比べて燃料供給量を増量する増量制御においては、燃料としてガソリンを用いているときとアルコール燃料を用いているときとでは増量すべき燃料の量が異なる。例えば、アルコール燃料では発熱量が小さいことから、ガソリンに比べて機関始動時や高負荷運転時における増量分を多くする必要がある。このような増量制御等を適切に行うためには、燃料噴射弁から供給される燃料の組成を把握する必要があり、斯かる燃料の組成を把握できていない間は増量制御等を適切に行うことができない。このため、燃料を入替えた場合等には、新たな燃料の組成を迅速に把握する必要がある。

ところが、引用文献１に記載の燃料供給装置では、少なくともリザーバ内の燃料が完全に入れ替わるまでは新規な燃料の組成を把握することができない。すなわち、リザーバから燃料噴射弁までの経路を考慮すると、燃料入替え直後は燃料噴射弁から噴射される燃料の組成とリザーバ内の燃料の組成とは異なっており、例えリザーバ内の燃料の組成が把握できたとしても燃料噴射弁から供給される燃料の組成を把握することはできない。

そこで、本発明の目的は、燃料タンク内の燃料を組成の異なる新規の燃料に入替えた場合に新規の燃料の組成を迅速に把握することができる内燃機関の燃料供給装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、第１の発明では、機関本体に供給される燃料を貯留するメインタンクと、該メインタンクに連通するサブタンクと、機関本体の各気筒に燃料を供給する燃料供給弁の全てに連通する分岐部と、上記サブタンクと分岐部とに連通される燃料供給通路とを具備し、上記サブタンク内の燃料が燃料供給通路及び分岐部を介して機関本体に供給されると共に、上記サブタンクから機関本体に供給された燃料分だけメインタンク内の燃料がサブタンク内に供給される、内燃機関の燃料供給装置において、上記分岐部とサブタンクとに連通される燃料リターン通路をさらに具備し、該燃料リターン通路を介して上記分岐部内の燃料の一部がサブタンク内に戻される。
第１の発明によれば、サブタンク及び分岐部内の燃料の一部は燃料供給通路及び燃料リターン通路を介して循環することになるため、燃料タンク内の燃料を組成の異なる新規の燃料に入替えた場合にサブタンク及び分岐部内の燃料中の既存の燃料と新規の燃料との混合比率はほぼ均一となる。このため、燃料噴射弁から噴射される燃料中の既存の燃料と新規の燃料との混合比率を迅速に算出することができる。

第２の発明では、第１の発明において、燃料を加圧して上記サブタンク内から分岐部に送る燃料ポンプと、上記分岐部内の燃料の圧力をほぼ所定圧力に維持すると共に該所定圧力以上となる場合には分岐部内の燃料を上記燃料リターン通路を介してサブタンク内に戻すプレッシャーレギュレータと、上記メインタンクとサブタンクとの間に設けられると共にサブタンクからメインタンクへ燃料が流れるのを禁止するチェックバルブとを具備する。

第３の発明では、第１又は第２の発明において、上記内燃機関は、パージ制御弁を制御して上記メインタンク又はサブタンク内に生じた蒸発燃料を燃焼室に供給するパージ制御と、フィードバック制御の実行中に生じる実際の空燃比と目標空燃比との間の定常的な誤差に対応する空燃比の学習値を算出すると共に該算出された空燃比の学習値に基づいて燃料噴射量を調整する空燃比学習制御とを実行可能であり、上記メインタンクには組成の異なる燃料を供給可能であり、上記メインタンク内に供給されていた既存の燃料とは組成の異なる新たな燃料が該メインタンクに供給された場合には、新たな燃料がメインタンクに供給されてからの積算噴射燃料量が少なくとも上記サブタンクと分岐部と燃料供給通路と燃料リターン通路との総容量以上となった時点で燃料入替え完了と判断し、上記新たな燃料がメインタンクに供給されてから燃料入替え完了まではパージ制御及び空燃比学習制御のうちの少なくともいずれか一方の制御を禁止する。

第４の発明では、第１〜第３のいずれか一つの発明において、上記内燃機関はパージ制御により生じる実際の空燃比と目標空燃比とのずれに基づいてベーパ濃度を学習すると共に該学習されたベーパ濃度に基づいて燃料噴射量を調整するベーパ濃度学習制御を実行可能であり、上記メインタンクには組成の異なる燃料を供給可能であり、上記メインタンク内に供給されていた既存の燃料とは組成の異なる新たな燃料が該メインタンクに供給された場合には、新たな燃料がメインタンクに供給されてからの積算噴射燃料量が少なくとも上記サブタンクと分岐部と燃料供給通路と燃料リターン通路との総容量以上となった時点で燃料入替え完了と判断し、上記燃料入替え完了後には上記ベーパ濃度学習制御において上記実際の空燃比と目標空燃比とのずれに対するベーパ濃度の学習量を大きくする。

第５の発明では、第１又は第２の発明において、上記メインタンクには組成の異なる燃料を供給可能であり、上記メインタンク内に供給されていた既存の燃料とは組成の異なる新たな燃料が該メインタンクに供給された場合には、新たな燃料がメインタンクに供給されてからの積算噴射燃料量が少なくとも上記サブタンクと分岐部と燃料供給通路と燃料リターン通路との総容量以上となった時点で燃料入替え完了と判断し、上記新たな燃料がメインタンクに供給されてから燃料入替え完了までの間に、上記積算噴射燃料量と排気空燃比とに基づいて新たな燃料の組成を判別する。

第６の発明では、第５の発明において、上記メインタンクとサブタンクとの間に設けられた開放弁をさらに具備し、該開放弁が開弁されるとメインタンク内の燃料とサブタンク内の燃料とが混合せしめられ、上記新たな燃料の組成が判別されたときに上記開放弁が開弁される。

第７の発明では、第６の発明において、上記新たな燃料の組成が判別されたときであっても、機関運転状態が安定していないときには上記開放弁は開弁されない。

本発明によれば、燃料タンク内の燃料を組成の異なる新規の燃料に入替えた場合に燃料噴射弁から噴射される燃料中の既存の燃料と新規の燃料との混合比率を迅速に算出することができ、また燃料噴射弁から噴射される燃料の組成は通常容易に推定することができることから、新規の燃料の組成を迅速に把握することができるようになる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の筒内噴射型火花点火式内燃機関に適用した場合を示している。しかしながら、ポート噴射型火花点火式内燃機関等、他の内燃機関に本発明を適用することもできる。

図１を参照すると、機関本体１の各気筒１ａはそれぞれ対応する吸気枝管２を介してサージタンク３に連結され、サージタンク３は吸気ダクト４を介してエアクリーナ５に連結される。吸気ダクト４内にはステップモータ６により駆動されるスロットル弁７が配置される。これら吸気枝管２、サージタンク３、吸気ダクト４、及びエアクリーナ５は吸気通路を構成している。また、各気筒１ａは排気マニホルド８及び排気管９を介して触媒１０を収容したケーシング１１に連結され、ケーシング１１は排気管９ａに連結される。これら排気マニホルド８、排気管９、９ａ、及びケーシング１１は排気通路を構成している。

各気筒１ａを示す図２を参照すると、１４はシリンダブロック、１５はシリンダヘッド、１６はピストン、１７は燃焼室、１８は点火プラグ、１９は燃焼室１７内に向けて配置された燃料噴射弁、２０は一対の吸気ポート、２１は一対の吸気弁、２２は一対の排気ポート、２３は一対の排気弁をそれぞれ示す。

図１に示される内燃機関には、燃料タンク６０内で発生した蒸発燃料を一時的に蓄えるためのキャニスタ２５が設けられている。このキャニスタ２５は例えば活性炭からなる吸着層２６と、吸着層２６の一方の側に設けられた空気室２７と、吸着層２６の他方の側に設けられたベーパ室２８とを有する。空気室２７は大気に連通され、ベーパ室２８は一方では燃料タンク６０の上部空間に、他方では電磁式のパージ制御弁２９を介してスロットル弁７下流の吸気ダクト４にそれぞれ接続されている。

パージ制御弁２９は機関停止時には閉弁されている。このとき燃料タンク６０内で発生した蒸発燃料はベーパ室２８を介して吸着層２６に至り、吸着層２６に吸着される。機関運転時にパージ制御弁２９が開弁されると、スロットル弁７下流の吸気ダクト４内に発生する負圧により大気が空気室２７から吸着層２６内を通過してベーパ室２８内に流入し、このとき吸着層２６内から蒸発燃料が離脱される。この蒸発燃料は空気と共にパージ制御弁２９を介して吸気ダクト４内にパージされる。

電子制御ユニット（ＥＣＵ）４０はデジタルコンピュータから成り、双方向性バス４１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、電源が常時接続されているＢ−ＲＡＭ（バックアップＲＡＭ）４５、入力ポート４６、及び出力ポート４７を具備する。機関本体１には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温センサ５０が取り付けられ、サージタンク３にはサージタンク３内の圧力を検出するための圧力センサ５１が取り付けられる。また、スロットル弁７上流の吸気ダクト４には吸入空気量を検出するためのエアフロメータ５２が取付けられ、排気マニホルド８には排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ５３が取付けられる。さらに、アクセルペダル（図示せず）にはアクセルペダルの踏込み量を検出するための踏込み量センサ５４が取り付けられる。これらセンサ５１、５２、５３、５４の出力信号は対応するＡＤ変換器４８を介して入力ポート４６に入力される。さらに、入力ポート４６にはクランクシャフトが例えば１５度回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ５５が接続される。ＣＰＵ４０ではこの出力パルスに基づいて機関回転数が算出される。一方、出力ポート４７は対応する駆動回路４９を介してステップモータ６、点火プラグ１８、燃料噴射弁１９、及びパージ制御弁２９にそれぞれ接続される。

図３は、本実施形態に係る内燃機関の燃料供給装置を概略的に示す図である。燃料タンク６０は、メインタンク６１と、このメインタンク６１内に設けられたサブタンク６２とを具備する。メインタンク６１とサブタンク６２とは連通しており、その連通路にはチェックバルブ６３が設けられる。チェックバルブ６３は、サブタンク６２からメインタンク６１への燃料の移動を禁止し、メインタンク６１からサブタンク６２への燃料の移動のみを許可する。また、外部からの燃料はメインタンク６１のみに給油され、サブタンク６２には給油されない。

サブタンク６２には燃料供給パイプ６４が連結され、この燃料供給パイプ６４はデリバリパイプ（分岐部）６５に連結される。デリバリパイプ６５は全ての燃料噴射弁１９に連結される。さらに、デリバリパイプ６５は、燃料リターンパイプ６６に連結され、この燃料リターンパイプ６６はサブタンク６２に連結される。燃料供給パイプ６４にはサブタンク６２内に貯留されている燃料を加圧してデリバリパイプ６５に向かって送り出す燃料ポンプ６７が設けられ、燃料リターンパイプ６６にはデリバリパイプ６５及び燃料リターンパイプ６６内の燃料の圧力が一定値以上である場合に開放されると共にこの一定値よりも低い場合には閉鎖されるプレッシャーレギュレータ６８が設けられる。
なお、本実施形態では、サブタンクがメインタンク６１内に設けられているが、メインタンク６１の外部に設けられてもよい。

このように構成された燃料供給装置では、メインタンク６１内に供給された燃料は下記のようにして燃料噴射弁１９から各気筒１ａ内に噴射される。すなわち、メインタンク６１内に供給された燃料は、まずチェックバルブ６３を介してサブタンク６２内へと流れる。ここで、サブタンク６２、燃料供給パイプ６４、デリバリパイプ６５、燃料リターンパイプ６６から成る系（以下、「燃料循環部」と称す）について考えると、この燃料循環部には基本的に燃料循環部から流出した燃料分のみしか流入できない。従って、チェックバルブ６３を介してサブタンク６２内へ流入する燃料の量は、燃料噴射弁１９によって噴射された燃料量にほぼ等しい。

サブタンク６２内に流入した燃料は燃料ポンプ６７によって加圧されて燃料供給パイプ６４を介してデリバリパイプ６５へと送られ、一部の燃料は燃料噴射弁１９から各気筒１ａ内に噴射される。なお、燃料噴射弁１９によって噴射されなかった燃料は燃料リターンパイプ６６を介してサブタンク６２内へ戻される。ここで、燃料リターンパイプ６６にはプレッシャーレギュレータ６８が設けられているため、デリバリパイプ６５及び燃料リターンパイプ６６内の燃料の圧力はほぼ一定値に維持される。

ところで、本実施形態の内燃機関では、燃料としてガソリンのみならず、アルコール類のみから成るアルコール燃料（例えば、メタノール、エタノール）や、ガソリンにアルコール燃料が混入されたアルコール混合燃料を用いることができる。すなわち、本実施形態の内燃機関では、ガソリンとアルコール燃料との組成比率が様々な比率となっている燃料を用いることができる。従って、例えば、ガソリン濃度１００％の燃料によっても内燃機関を運転させることができるし、アルコール燃料濃度１００％の燃料によっても内燃機関を運転させることができる。このため、燃料タンク６０には、ガソリンとアルコール燃料との組成比率が異なる様々な燃料を給油可能である。

ここで、アルコール燃料は、ガソリンとは異なる物理的性質を有しており、特にその分子内に酸素を含んでいるためガソリンと比較して燃焼時の理論空燃比及び発熱量が小さく、気化潜熱が大きい。このため、例えば燃料中のガソリンの比率が高いときとアルコール燃料の比率が高いときとでは内燃機関の制御形態を変更する必要がある。

特に、例えば機関始動時、高負荷運転時や触媒温度が高い時等に内燃機関の通常運転時に比べて燃料供給量を増量する増量制御においては、燃料中のガソリンの比率（又はアルコール燃料の比率）に応じて増量すべき燃料の量が異なる。例えば、アルコール燃料の比率が高い燃料は発熱量が小さく且つ気化潜熱が大きいことから、ガソリンの比率が高い燃料に比べて機関始動時や高負荷運転時における増量分を多くする必要がある。このような増量制御等を適切に行うためには、燃料噴射弁から供給される燃料の組成、すなわち燃料中のガソリンとアルコール燃料との比率（以下、「組成比率」と称す）を把握する必要があり、斯かる燃料の組成比率を把握できていない間は増量制御等を適切に行うことができない。

ここで、既存の燃料と組成比率の異なる新規の燃料を供給した場合、従来では既存の燃料と新規の燃料との混合比率を迅速に把握するのが困難であり、よって増量制御等を適切に行うことができなかった。以下、このことについて説明する。

図４は、従来の燃料供給装置の例を示す図３と同様な図である。図４に示した燃料供給装置には、リターンパイプが設けられておらず、またプレッシャーレギュレータ６８’が燃料ポンプ６７よりもデリバリパイプ６５側において燃料供給パイプ６４に設けられている。従って、燃料ポンプ６７によって加圧された燃料の一部は燃料供給パイプ６４及びデリバリパイプ６５を通ることなくプレッシャーレギュレータ６８’によってサブタンク６２内に戻される。

ここで、図４に示した燃料供給装置において、既存の燃料とは組成比率の異なる新規の燃料をメインタンク６１に供給した場合を考える。なお、ここで、「新規の燃料」とは、メインタンク６１に新たに燃料を給油したときにメインタンク６１内に残っていた燃料とメインタンク６１内に給油された燃料とが混合された燃料を意味し、「既存の燃料」とは、メインタンク６１に新たに燃料を給油する前からサブタンク６２内に貯留されていた燃料を意味するものとする。

図５は、既存の燃料としてアルコール燃料の比率が１００％の燃料を用いていて、新規の燃料としてガソリンの比率が１００％の燃料を供給した場合において燃料噴射弁１９から噴射される燃料のガソリン比率の推移を示す図である。図５において、横軸はメインタンク６１に新規の燃料を供給してからの燃料噴射弁１９からの積算燃料噴射量を示している。

図４に示した燃料供給装置では、図５に破線で示したように、新規の燃料を供給した直後はガソリン比率がほとんど上昇しない。すなわち、メインタンク６１に供給された新規の燃料は、燃料噴射弁１９から噴射された燃料量に等しい量だけチェックバルブ６３を介してサブタンク６２内に流入する。このようにサブタンク６２内に流入した新規の燃料は、サブタンク６２内に貯留されていた既存の燃料と混ざり合い、よってサブタンク６２内の燃料のガソリン比率は僅かに上昇する。しかしながら、このように流入した新規の燃料は燃料供給パイプ６４内に既に流入した燃料とはあまり混ざり合わない。このため、サブタンク６２内に新規の燃料が流入しても、燃料噴射弁１９から噴射される燃料のガソリン比率は直ぐには上昇しない。

その後、燃料噴射弁１９からの積算燃料噴射量が増大して燃料供給パイプ６４の容量を超えると、燃料噴射弁１９から噴射される燃料のガソリン比率が急激に上昇し、燃料噴射弁１９からの積算燃料噴射量がサブタンク６２、燃料供給パイプ６４、及びデリバリパイプ６５の総容積に対応する量ｑ₁になると、これらサブタンク６２、燃料供給パイプ６４、及びデリバリパイプ６５内の燃料はほぼ完全に新規の燃料に入れ替わっており、よって燃料噴射弁１９から噴射される燃料のガソリン比率はほぼ１００％となる。

ここで、図４に示した燃料供給装置では、燃料タンクに新規の燃料を供給した場合、サブタンク６２、燃料供給パイプ６４、及びデリバリパイプ６５内の燃料が完全に新規の燃料に入れ替わって、燃料噴射弁１９から完全に新規の燃料が噴射されるようになるまで、すなわち燃料の入替え中は燃料噴射弁１９から噴射される燃料のガソリン比率を推定することができない。すなわち、燃料ポンプ６７、プレッシャーレギュレータ６８’を介して燃料供給パイプ６４に流入する燃料は、後から流入するほどそのガソリン比率が高いものとなっており、これが順次燃料噴射弁１９から噴射されれば、燃料噴射弁１９から噴射される燃料のガソリン比率を推定することができる。しかしながら、車両の振動等により燃料供給パイプ６４内を流れる燃料は或る程度混ざり合ってしまう。このため、燃料の入替え中には燃料噴射弁１９から噴射される燃料のガソリン比率を推定することはできない。

これに対して、図３に示した本実施形態の燃料供給装置によれば、図５に実線で示したように、新規の燃料を供給してからガソリン比率は積算燃料噴射量に比例して上昇する。この理由について以下に説明する。

本実施形態の燃料供給装置では、燃料リターンパイプ６６を介して燃料がサブタンク６２内に戻されることから、燃料は燃料循環部（サブタンク６２、燃料供給パイプ６４、デリバリパイプ６５、燃料リターンパイプ６６）循環していると考えられる。特に、一般的に新規の燃料の供給は機関停止時に行われることから、新規の燃料の供給後の機関運転時は機関始動時に該当すると考えられ、よって燃料噴射弁１９からの燃料噴射量が少ないことが多い。このため、デリバリパイプ６５に供給された燃料の多くは噴射されずに燃料リターンパイプ６６を介してサブタンク６２に戻されることになる。

このように、燃料が燃料循環部において循環していると、燃料循環部全体で燃料が均質になり、よって燃料循環部全体において燃料のガソリン比率が均一になる。このため、メインタンク６１に供給された新規の燃料がサブタンク６２内に流入すると、直ぐに燃料循環部全体の燃料のガソリン比率が上昇し、これに伴って燃料噴射弁１９から噴射される燃料のガソリン比率も上昇することになる。こうして、新規の燃料がサブタンク６２内に流入した量、すなわち積算燃料噴射量に比例してガソリン比率が上昇する。このため、積算燃料噴射量からガソリン比率を算出することができる。そして、積算燃料噴射量が燃料循環部の総容積に対応する量ｑ₁になると、すなわち燃料の入替えが完了すると、これら燃料循環部内の燃料はほぼ完全に新規の燃料となっており、よってその後燃料噴射弁１９から噴射される燃料のガソリン比率はほぼ１００％となる。

このように本実施形態の燃料供給装置では、燃料循環部内の燃料がほぼ完全に新規の燃料となるまでに、すなわち燃料入替えが完了するまでに積算燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁から噴射される燃料の混合比率（新規の燃料と既存の燃料との比率）を算出することができる。

一方、ガソリンとエタノールとの混合燃料の場合、その組成比率に応じて理論空燃比が１４．７〜９．０の間で変化する。例えば、ガソリンとエタノールとの組成比率が１：１である場合には、理論空燃比は約１１．８５となる。従って、上述したように新規の燃料と既存の燃料との混合燃料の場合でも、同様にその混合比率に応じて理論空燃比が変化する。逆に考えると、既存の燃料の組成（特に、既存の燃料中のガソリンとアルコール燃料との組成比率）が分かっている場合、燃料入替え中の或る時点における混合比率とそのときの理論空燃比とが分かれば新規の燃料の組成を特定することができる。

ここで、本実施形態の内燃機関では、後述するように排気空燃比がリッチとリーンとの間で上下動するように、すなわち排気空燃比がほぼ理論空燃比となるように燃料噴射量（燃料噴射時間）がフィードバック制御されている。このフィードバック制御では、燃料噴射弁１９から噴射される燃料の組成比率が如何なる値であったとしても、すなわち燃料の理論空燃比が如何なる値であったとしても、基本的に排気空燃比がほぼ理論空燃比となるように制御される。逆に言うと、本実施形態のフィードバック制御における制御量等に基づいて燃料噴射弁１９から噴射される燃料の理論空燃比を推定することができるようになる。

このように本実施形態の燃料供給装置では、燃料入替え中において燃料入替え開始からの積算燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁１９から噴射される燃料中の新規の燃料の混合比率を算出することができ、またフィードバック制御における制御量等に基づいて燃料噴射弁１９から噴射された燃料の理論空燃比を算出することができる。このため、本実施形態の燃料供給装置では、燃料入替え中に新規の燃料の組成、特に新規の燃料の組成比率を判別することができ、よって新規の燃料の発熱量、気化潜熱等を判別することができるようになる。また、これに伴って、燃料入替え中においても燃料噴射弁１９から噴射される新規の燃料と既存の燃料とが混合した燃料の発熱量、気化潜熱等を算出することができるようになる。

ところで、図１及び図２に示す内燃機関では、上述したように排気空燃比がほぼ理論空燃比となるように燃料噴射量（燃料噴射時間）がフィードバック制御されていると共に、パージ制御及び空燃比学習制御が行われている。以下、これら制御について説明する。

図１及び図２に示す内燃機関では基本的には次式（１）に基づいて燃料噴射時間ＴＡＵが算出される。
ＴＡＵ＝ＴＰ・ＦＷ・（ＦＡＦ＋ＫＧｊ−ＦＰＧ） …（１）
ここで各係数は次のものを表わしている。
ＴＰ：基本燃料噴射時間
ＦＷ：補正係数
ＦＡＦ：フィードバック補正係数
ＫＧｊ：空燃比の学習係数
ＦＰＧ：パージ空燃比補正係数（以下、パージＡ／Ｆ補正係数と称する）

基本燃料噴射時間ＴＰは空燃比を目標空燃比とするのに必要な実験により判別された噴射時間であってこの基本燃料噴射時間ＴＰは機関負荷Ｑ／Ｎ（吸入空気量Ｑ／機関回転数Ｎ）および機関回転数Ｎの関数として予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
補正係数ＦＷは暖機増量係数や加速増量係数を一まとめにして表わしたもので増量補正する必要がないときにはＦＷ＝１．０となる。補正係数ＦＷは、例えば燃料の組成等に応じて異なる値とされる。
フィードバック補正係数ＦＡＦは空燃比センサ５３の出力信号に基づいて空燃比を目標空燃比に制御するために設けられている。
パージＡ／Ｆ補正係数ＦＰＧは機関の運転が開始されてからパージ作用が開始されるまでの間はＦＰＧ＝０とされ、パージ作用が開始されると燃料ベーパ濃度（吸気ガス中に混入される蒸発燃料の濃度）が高くなるほど大きくなる。なお、機関運転中においてパージ作用が一時的に停止されたときはパージ作用の停止期間中、ＦＰＧ＝０とされる。

ところで上述したようにフィードバック補正係数ＦＡＦは空燃比センサ５３の出力信号に基づいて空燃比を目標空燃比に制御するためのものである。この場合、目標空燃比としてはどのような空燃比を用いてもよいが図１及び図２に示す実施形態では目標空燃比が理論空燃比とされており、従って以下目標空燃比を理論空燃比とした場合について説明する。なお、目標空燃比が理論空燃比であるときには空燃比センサ５３として排気ガス中の酸素濃度に応じ出力電圧が変化するセンサが使用され、従って以下空燃比センサ５３をＯ₂センサと称する。このＯ₂センサ５３は空燃比が過濃側のとき、即ちリッチのとき０．９（Ｖ）程度の出力電圧を発生し、空燃比が希薄側のとき、即ちリーンのとき０．１（Ｖ）程度の出力電圧を発生する。

図６は空燃比が目標空燃比に維持されているときのＯ₂センサ５３の出力電圧Ｖとフィードバック補正係数ＦＡＦとの関係を示している。図６に示されるようにＯ₂センサ５３の出力電圧Ｖが基準電圧、例えば０．４５（Ｖ）よりも高くなると、即ち空燃比がリッチになるとフィードバック補正係数ＦＡＦはスキップ量Ｓだけ急激に低下せしめられ、次いで積分定数Ｋでもって徐々に減少せしめられる。これに対してＯ₂センサ５３の出力電圧Ｖが基準電圧よりも低くなると、即ち空燃比がリーンになるとフィードバック補正係数ＦＡＦはスキップ量Ｓだけ急激に増大せしめられ、次いで積分定数Ｋでもって徐々に増大せしめられる。

即ち、空燃比がリッチになるとフィードバック補正係数ＦＡＦが減少せしめられるので燃料噴射量が減少せしめられ、空燃比がリーンになるとフィードバック補正係数ＦＡＦが増大せしめられるために燃料噴射量が増大せしめられ、斯くして空燃比が理論空燃比に制御されることになる。図６に示されるようにこのときフィードバック補正係数ＦＡＦは基準値、即ち１．０を中心として上下動する。

また、図６においてＦＡＦＬは空燃比がリーンからリッチになったときのフィードバック補正係数ＦＡＦの値を示しており、ＦＡＦＲは空燃比がリッチからリーンになったときのフィードバック補正係数ＦＡＦの値を示している。本実施形態ではフィードバック補正係数ＦＡＦの変動平均値（以下、単に平均値という）としてこれらＦＡＦＬとＦＡＦＲとの平均値が用いられている。

図７はパージ作用の概略を示している。なお、図７においてＰＧＲは燃料ベーパのパージ率を示している。図７に示されるように本実施形態では機関の運転開始後、初めてパージ作用が開始されたときにはパージ率ＰＧＲは零から徐々に増大せしめられ、パージ率ＰＧＲが一定値、例えば６パーセントに達するとその後はパージ率ＰＧＲが目標パージ率に維持される。

次いで例えば減速運転時に燃料の供給が停止されたような場合にはＸで示されるようにパージ率ＰＧＲが一時的に零にされる。次いでパージ作用が停止される直前のパージ率ＰＧＲでもってパージ作用が再開される。

次に図８を参照しつつ燃料ベーパ濃度の学習方法について説明する。燃料ベーパ濃度の学習は、パージ制御により生じる実際の空燃比と理論空燃比（目標空燃比）とのずれに基づいて行われる。
燃料ベーパ濃度の学習は単位パージ率当りのベーパ濃度を正確に求めることから始まる。この単位パージ率当りのベーパ濃度が図８においてＦＧＰＧで示されている。パージＡ／Ｆ補正係数ＦＰＧはＦＧＰＧにパージ率ＰＧＲを乗算することによって得られる。

単位パージ率当りのベーパ濃度ＦＧＰＧはフィードバック補正係数ＦＡＦがスキップ（図６のＳ）する毎に次式（２）、（３）に基づいて算出される。
ｔＦＧ＝（１−ＦＡＦＡＶ）／（ＰＧＲ・ａ） …（２）
ＦＧＰＧ＝ＦＧＰＧ＋ｔＦＧ …（３）
ここでｔＦＧはＦＡＦのスキップ毎に行われるＦＧＰＧの更新量を示しており、ＦＡＦＡＶはフィードバック補正係数の平均値（＝（ＦＡＦＬ＋ＦＡＦＲ）／２）を示しており、本実施形態ではａは２に設定されている。

即ち、パージが開始されると空燃比がリッチとなるために空燃比を理論空燃比とすべくフィードバック補正係数ＦＡＦが小さくなる。次いで時刻ｔ₁においてＯ₂センサ５３により空燃比がリッチからリーンに切替ったと判断されるとフィードバック補正係数ＦＡＦは増大せしめられる。この場合、パージが開始されてから時刻ｔ₁に至るまでのフィードバック補正係数ＦＡＦの変化量ΔＦＡＦ（ΔＦＡＦ＝（１．０−ＦＡＦ））はパージ作用による空燃比の変動量を表しており、この変動量ΔＦＡＦは時刻ｔ₁における燃料ベーパ濃度を表わしている。

時刻ｔ₁に達すると空燃比は理論空燃比に維持され、その後空燃比が理論空燃比からずれないようにフィードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶを１．０まで戻すために単位パージ率当りのベーパ濃度ＦＧＰＧがフィードバック補正係数ＦＡＦのスキップ毎に徐々に更新される。このときのＦＧＰＧの一回当りの更新量ｔＦＧは１．０に対するフィードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶのずれ量の半分とされ、従ってこの更新量ｔＦＧは上述したようにｔＦＧ＝（１−ＦＡＦＡＶ）／（ＰＧＲ・２）となる。

図８に示されるようにＦＧＰＧの更新作用が数回繰返されるとフィードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶは１．０に戻り、その後は単位パージ率当りのベーパ濃度ＦＧＰＧは一定となる。このようにＦＧＰＧが一定になるということはこのときのＦＧＰＧが単位パージ率当りのベーパ濃度を正確に表わしていることを意味しており、従ってベーパ濃度の学習が完了したことを意味している。一方、実際の燃料ベーパ濃度は単位パージ率当りのベーパ濃度ＦＧＰＧにパージ率ＰＧＲを乗算した値となる。従って実際の燃料ベーパ濃度を表わすパージＡ／Ｆ補正係数ＦＰＧ（＝ＦＧＰＧ・ＰＧＲ）は図８に示されるようにＦＧＰＧが更新される毎に更新され、パージ率ＰＧＲが増大するにつれて増大する。

パージ開始後におけるベーパ濃度の学習が一旦完了した後においてもベーパ濃度が変化すればフィードバック補正係数ＦＡＦは１．０からずれ、このときにも上述のｔＦＧ（＝（１−ＦＡＦＡＶ）／（ＰＧＲ・ａ））を用いてＦＧＰＧの更新量が算出される。

次に図９および図１０を参照しつつパージ制御ルーチンについて説明する。なお、このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。
図９および図１０を参照するとまず初めにステップ１００においてパージ制御弁２９の開度の計算時期か否かが判別される。本実施形態では開度の計算は１００msec毎に行われる。開度の計算時期でないときにはステップ１１３にジャンプしてパージ制御弁２９の駆動処理が実行される。これに対して開度の計算時期であるときにはステップ１０１に進んでパージ条件１が成立しているか否か、例えば暖機が完了したか否かが判別される。パージ条件１が成立していないときにはステップ１１４に進んで初期化処理が行われ、次いでステップ１１５５では開度ＤＰＧおよびパージ率ＰＧＲが零とされる。これに対してパージ条件１が成立しているときにはステップ１０２に進んでパージ条件２が成立しているか否か、例えば空燃比のフィードバック制御が行われているか否かおよび燃料の供給が停止されていないか否かが判別される。パージ条件２が成立していないときにはステップ１１５に進み、パージ条件２が成立しているときにはステップ１０３に進む。

ステップ１０３では全開パージ量ＰＧＱと吸入空気量ＱＡとの比である全開パージ率ＰＧ１００（＝（ＰＧＱ／ＱＡ）・１００）が算出される。ここで全開パージ量ＰＧＱはパージ制御弁２９を全開にしたときのパージ量を表わしている。全開パージ率ＰＧ１００は例えば機関負荷Ｑ／Ｎ（吸入空気量ＱＡ／機関回転数Ｎ）と機関回転数Ｎの関数であって予め実験により求められており、マップとして予めＲＯＭ４２内に記憶されている。

機関負荷Ｑ／Ｎが低くなるほど吸入空気量ＱＡに対する全開パージ量ＰＧＱは大きくなるので全開パージ率ＰＧ１００は機関負荷Ｑ／Ｎが低くなるほど大きくなり、また機関回転数Ｎが低くなるほど吸入空気量ＱＡに対する全開パージ量ＰＧＱは大きくなるので全開パージ率ＰＧ１００は機関回転数Ｎが低くなるほど大きくなる。

次いでステップ１０４ではフィードバック補正係数ＦＡＦが上限値ＫＦＡＦ１５（＝１．１５）と下限値ＫＦＡＦ０８（＝０．８５）との間にあるか否かが判別される。ＫＦＡＦ１５＞ＦＡＦ＞ＫＦＡＦ０８のときには、即ち空燃比が理論空燃比にフィードバック制御されているときにはステップ１０５に進んでパージ率ＰＧＲが零であるか否かが判別される。既にパージ作用が行われているときにはＰＧＲ＞０であるのでこのときにはステップ１０７にジャンプする。これに対してまだパージ作用が開始されていないときにはステップ１０６に進んでパージ率ＰＧＲＯが再開パージ率ＰＧＲとされる。機関の運転が開始されてから初めてパージ条件１およびパージ条件２が成立したときには初期化処理（ステップ１１４）によりパージ率ＰＧＲＯは零とされているのでこのときにはＰＧＲ＝０となる。これに対してパージ作用が一旦中止され、その後パージ制御が再開されたときにはパージ制御が中止される直前のパージ率ＰＧＲＯが再開パージ率ＰＧＲとされる。

次いでステップ１０７ではパージ率ＰＧＲに一定値ＫＰＧＲｕを加算することによって目標パージ率ｔＰＧＲ（＝ＰＧＲ＋ＫＰＧＲｕ）が算出される。即ち、ＫＦＡＦ１５＞ＦＡＦ＞ＫＦＡＦ０８のときには目標パージ率ｔＰＧＲが１００msec毎に徐々に増大せしめられることがわかる。なお、この目標パージ率ｔＰＧＲに対しては上限値Ｐ（Ｐは例えば６％）が設定されており、従って目標パージ率ｔＰＧＲは上限値Ｐまでしか上昇できない。次いでステップ１０９に進む。

一方、ステップ１０４においてＦＡＦ≧ＫＦＡＦ１５であるか又はＦＡＦ≦ＫＦＡＦ０８であると判別されたときにはステップ１０８に進み、パージ率ＰＧＲから一定値ＫＰＧＲｄを減算することによって目標パージ率ｔＰＧＲ（＝ＰＧＲ−ＫＰＧＲｄ）が算出される。即ち、燃料ベーパのパージ作用により空燃比を理論空燃比に維持しえないときには目標パージ率ｔＰＧＲが減少せしめられる。なお、目標パージ率ｔＰＧＲに対しては下限値Ｓ（Ｓ＝０％）が設定されている。次いでステップ１０９に進む。

ステップ１０９では目標パージ率ｔＰＧＲを全開パージ率ＰＧ１００により除算することによってパージ制御弁２９の開度ＤＰＧ（＝（ｔＰＧＲ／ＰＧ１００）・１００）が算出される。従ってパージ制御弁２９の開度は全開パージ率ＰＧ１００に対する目標パージ率ｔＰＧＲの割合に応じて制御されることになる。このようにパージ制御弁２９の開度を全開パージ率ＰＧ１００に対する目標パージ率ｔＰＧＲの割合に応じて制御すると目標パージ率ｔＰＧＲがどのようなパージ率であったとしても機関の運転状態にかかわらず実際のパージ率が目標パージ率に維持される。

例えば今、目標パージ率ｔＰＧＲが２％であり、現在の運転状態における全開パージ率ＰＧ１００が１０％であったとすると開度ＤＰＧは２０％となり、このときの実際のパージ率は２％となる。次いで運転状態が変化し、変化後の運転状態における全開パージ率ＰＧ１００が５％になったとすると開度ＤＰＧは４０％となり、このときの実際のパージ率は２％となる。即ち、目標パージ率ｔＰＧＲが２％であれば機関の運転状態にかかわらずに実際のパージ率は２％となり、目標パージ率ｔＰＧＲが変化して４％になれば機関の運転状態にかかわらずに実際のパージ率は４％に維持される。

次いでステップ１１０では全開パージ率ＰＧ１００に開度ＤＰＧを乗算することによって実際のパージ率ＰＧＲ（＝ＰＧ１００・（ＤＰＧ／１００））が算出される。即ち、前述したように開度ＤＰＧは（ｔＰＧＲ／ＰＧ１００）・１００で表わされ、この場合目標パージ率ｔＰＧＲが全開パージ率ＰＧ１００よりも大きくなると開度ＤＰＧは１００％以上となる。しかしながら開度ＤＰＧは１００％以上にはなりえず、このとき開度ＤＰＧは１００％とされるために実際のパージ率ＰＧＲは目標パージ率ｔＰＧＲよりも小さくなる。従って実際のパージ率ＰＧＲは上述したようにＰＧ１００・（ＤＰＧ／１００）で表わされることになる。

次いでステップ１１１では開度ＤＰＧがＤＰＧＯとされ、パージ率ＰＧＲがＰＧＲＯとされる。次いでステップ１１２ではパージが開始されてからの時間を表しているパージ実行時間カウンタＣＰＧＲが１だけインクリメントされる。次いでステップ１１３においてパージ制御弁２９の駆動処理が行われ、パージ制御弁２９の開度が上記開度ＤＰＧとされる。

次に図１１に示すフィードバック補正係数ＦＡＦの算出ルーチンについて説明する。このルーチンは例えば一定時間毎の割込みによって実行される。
図１１を参照するとまず初めにステップ１２０において空燃比のフィードバック制御条件が成立しているか否かが判別される。フィードバック制御条件が成立していないときにはステップ１３３に進んでフィードバック補正係数ＦＡＦが１．０に固定され、次いでステップ１３４においてフィードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶが１．０に固定される。次いでステップ１３２に進む。これに対してフィードバック制御条件が成立しているときにはステップ１２１に進む。

ステップ１２１ではＯ₂センサ５３の出力電圧Ｖが０．４５（Ｖ）よりも高いか否か、即ちリッチであるか否かが判別される。Ｖ≧０．４５（Ｖ）のとき、即ちリッチのときにはステップ１２２に進んで前回の処理サイクル時にリーンであったか否かが判別される。前回の処理サイクル時にリーンのとき、即ちリーンからリッチに変化したときにはステップ１２３に進んでフィードバック補正係数ＦＡＦがＦＡＦＬとされ、ステップ１２４に進む。ステップ１２４ではフィードバック補正係数ＦＡＦからスキップ値Ｓが減算され、従って図６に示されるようにフィードバック補正係数ＦＡＦはスキップ値Ｓだけ急激に減少せしめられる。次いでステップ１２５ではＦＡＦＬとＦＡＦＲの平均値ＦＡＦＡＶが算出される。次いでステップ１２６ではスキップフラグがセットされる。次いでステップ１３２に進む。一方、ステップ１２２において前回の処理サイクル時にはリッチであったと判別されたときはステップ１２７に進んでフィードバック補正係数ＦＡＦから積分値Ｋ（Ｋ≪Ｓ）が減算され、次いで１３２に進む。従って図６に示されるようにフィードバック補正係数ＦＡＦは徐々に減少せしめられる。

一方、ステップ１２１においてＶ＜０．４５（Ｖ）であると判断されたとき、即ちリーンのときにはステップ１２８に進んで前回の処理サイクル時にリッチであったか否かが判別される。前回の処理サイクル時にリッチのとき、即ちリッチからリーンに変化したときにはステップ１２９に進んでフィードバック補正係数ＦＡＦがＦＡＦＲとされ、ステップ１３０に進む。ステップ１３０ではフィードバック補正係数ＦＡＦにスキップ値Ｓが加算され、従って図６に示されるようにフィードバック補正係数ＦＡＦはスキップ値Ｓだけ急激に増大せしめられる。次いでステップ１２５ではＦＡＦＬとＦＡＦＲの平均値ＦＡＦＡＶが算出される。一方、ステップ１２８において前回の処理サイクル時にはリーンであったと判別されたときはステップ１３１に進んでフィードバック補正係数ＦＡＦに積分値Ｋが加算される。従って図６に示されるようにフィードバック補正係数ＦＡＦは徐々に増大せしめられる。

ステップ１３２ではフィードバック補正係数ＦＡＦが変動許容範囲の上限１．２と下限０．８によりガードされる。即ち、ＦＡＦが１．２よりも大きくならず、０．８よりも小さくならないようにＦＡＦの値がガードされる。上述したように空燃比がリッチとなってＦＡＦが小さくなると燃料噴射時間ＴＡＵが短くなり、空燃比がリーンとなってＦＡＦが大きくなると燃料噴射時間ＴＡＵが長くなるので空燃比が理論空燃比に維持されることになる。

図１１に示すフィードバック補正係数ＦＡＦの算出ルーチンが完了すると図１２に示される空燃比の学習ルーチンに進む。空燃比の学習ルーチンでは、実際の空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量を調整するフィードバック制御の実行中に生じる実際の空燃比と目標空燃比との間の定常的な誤差に対応する空燃比の学習値ＫＧｊが算出される。

図１２を参照するとまず初めにステップ１４０において空燃比の学習条件が成立しているか否かが判別される。空燃比の学習条件が成立していないときにはステップ１４８にジャンプし、空燃比の学習条件が成立しているときにはステップ１４１に進む。ステップ１４１ではスキップフラグがセットされているか否かが判別され、スキップフラグがセットされていないときにはステップ１４８にジャンプする。これに対してスキップフラグがセットされているときにはステップ１４２に進んでスキップフラグがリセットされ、次いでステップ１４３に進む。即ち、フィードバック補正係数ＦＡＦがスキップせしめられる毎にステップ１４３に進むことになる。

ステップ１４３ではパージ率ＰＧＲが零であるか否か、即ちパージ作用が行われているか否かが判別される。パージ率ＰＧＲが零でないとき、即ちパージ作用が行われているときには図１３に示されるベーパ濃度の学習ルーチンへ進む。これに対してパージ率ＰＧＲが零のとき、即ちパージ作用が行われていないときにはステップ１４４に進んで空燃比の学習が行われる。

即ち、まず初めにステップ１４４においてフィードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶが１．０２以上であるか否かが判別される。ＦＡＦＡＶ≧１．０２のときにはステップ１４７に進んで学習領域ｊに対する空燃比の学習値ＫＧｊに一定値Ｘが加算される。即ち、本実施形態では機関負荷に応じて複数個の学習領域ｊが予め定められており、各学習領域ｊに対してそれぞれ空燃比の学習値ＫＧｊが設けられている。従ってステップ１４７では機関負荷に応じた学習領域ｊの空燃比の学習値ＫＧｊが更新される。次いでステップ１４８に進む。

一方、ステップ１４４においてＦＡＦＡＶ＜１．０２であると判別されたときにはステップ１４５に進んでフィードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶが０．９８以下であるか否かが判別される。ＦＡＦＡＶ≦０．９８のときにはステップ１４６に進んで機関負荷に応じた学習領域ｊの空燃比の学習値ＫＧｊから一定値Ｘが減算される。一方、ステップ１４５においてＦＡＦＡＶ＞０．９８であると判別されたとき、即ちＦＡＦＡＶが０．９８と１．０２との間にあるときには空燃比の学習値ＫＧｊを更新することなくステップ１４８にジャンプする。

ステップ１４８およびステップ１４９ではベーパ濃度を学習するための初期化処理が行われる。即ち、ステップ１４８では機関始動中であるか否かが判別され、機関始動中のときにはステップ１４９に進んで単位パージ率当りのベーパ濃度ＦＧＰＧが零とされ、パージ実行時間カウント値ＣＰＧＲがクリアされる。次いで図１４に示される燃料噴射時間の算出ルーチンに進む。一方、始動時でない場合には図１４に示される燃料噴射時間の算出ルーチンに直接進む。

上述したようにステップ１４３においてパージ作用が行われていると判断されたときには図１３に示されるベーパ濃度の学習ルーチンに進む。次にこのベーパ濃度の学習ルーチンについて説明する。

図１３を参照すると、まず初めにステップ１６０において、フィードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶが一定範囲内にあるか否か、即ち１．０２＞ＦＡＦＡＶ＞０．９８であるか否かが判別される。フィードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶが設定範囲内にあるとき、即ち１．０２＞ＦＡＦＡＶ＞０．９８であるときにはステップ１６２に進んで単位パージ率当りのベーパ濃度ＦＧＰＧの更新量ｔＦＧが零とされ、次いでステップ１６３に進む。従ってこのときにはベーパ濃度ＦＧＰＧは更新されない。

一方、ステップ１６０においてフィードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶが一定範囲を越えていると判断されたとき、即ちＦＡＦＡＶ≧１．０２であるか又はＦＡＦＡＶ≦０．９８であるときにはステップ１６１に進んで次式（４）に基づきベーパ濃度ＦＧＰＧの更新量ｔＦＧが算出される。
ｔＦＧ＝（１．０−ＦＡＦＡＶ）／ＰＧＲ・ａ …（４）
ここでａは２である。即ちフィードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶが設定範囲（０．９８と１．０２との間）を越えると１．０に対するＦＡＦＡＶのずれ量の半分が更新量ｔＦＧとされる。次いでステップ１６３に進む。ステップ１６３ではベーパ濃度ＦＧＰＧに更新量ｔＦＧが加算される。次いでステップ１６４ではベーパ濃度ＦＧＰＧの更新回数を表している更新回数カウンタＣＦＧＰＧが１だけインクリメントされる。次いで図１４に示される燃料噴射時間の算出ルーチンに進む。

次に図１４に示される燃料噴射時間の算出ルーチンについて説明する。
図１４を参照するとまず初めにステップ１４０において機関負荷Ｑ／Ｎおよび機関回転数Ｎに基づき基本燃料噴射時間ＴＰが算出される。次いでステップ１４１では暖機増量等のための補正係数ＦＷが算出される。次いでステップ１４２では単位パージ率当りのベーパ濃度ＦＧＰＧにパージ率ＰＧＲを乗算することによってパージＡ／Ｆ補正係数ＦＧＲ（＝ＦＧＰＧ・ＰＧＲ）が算出される。次いでステップ１４３では次式（５）に基づいて燃料噴射時間ＴＡＵが算出される。
ＴＡＵ＝ＴＰ・ＦＷ・（ＦＡＦ＋ＫＧｊ−ＦＰＧ） …（５）

ところで、燃料の入替え中は燃料の理論空燃比が既存の燃料の理論空燃比から新規の燃料の理論空燃比へと徐々に変動する。上述したように、本実施形態の内燃機関では、フィードバック制御により排気空燃比が理論空燃比となるように燃料噴射量を制御するようにしているが、燃料の入替え中は燃料の理論空燃比が変動することからフィードバック制御の追従が遅れて、実際の空燃比が理論空燃比からずれ易い。

このように実際の空燃比が理論空燃比からずれ易い状態で図１２に示した空燃比の学習制御を行うと、燃料の入替えによって生じる空燃比の一時的なずれにより空燃比の学習値ＫＧｊが更新され、空燃比の学習値ＫＧｊが不適切な値となってしまう。

そこで、本実施形態では、燃料の入替え中、すなわち新規の燃料をメインタンク６１に供給してから燃料の入替えが完了するまでの間は空燃比の学習値ＫＧｊの更新を行わず、すなわち空燃比の学習制御を禁止することとしている。具体的には、図１２のステップ１４０において、燃料の入替え中は学習条件が成立していないものとして判別される。従って、これにより、空燃比の学習値ＫＧｊが不適切な値に更新されるのが防止される。

また、燃料の入替え完了後には一定期間に亘って空燃比の学習速度が早められる。この場合、具体的には、図１２のステップ１４６及びステップ１４７において減算又は加算されるＸの値を通常時よりも大きな値とする。これにより、燃料の入替え完了後に空燃比制御を早くから最適に行うことができるようになる。

また、上述したように、燃料の入替え中は燃料の理論空燃比が変動することからフィードバック制御の追従が遅れて、空燃比が理論空燃比からずれ易い。このため、燃料の入替え中にパージ制御を行うと、ますます空燃比の制御が困難になり、燃焼の悪化や排気エミッションの悪化を招いてしまう。

そこで、本実施形態では、燃料の入替え中にはパージ制御を禁止することとしている。具体的には、図９のステップ１０２において燃料の入替え中はパージ条件２が成立していないものとして判別される。これにより、燃料の入替え中にはパージ制御が実行されず、よって燃焼の悪化や排気エミッションの悪化が抑制される。

また、燃料を入れ替えると燃料タンク６０内の燃料の性状、すなわち燃料の組成比率が大きく変わる。このため、燃料を入れ替えると燃料タンク６０内での蒸発燃料の発生量が変化したり、キャニスタ２５の吸着層２６からの蒸発燃料の離脱量が変化したりするため、燃料入替えの前後で単位パージ率当たりの燃料ベーパ濃度が大きく変動する場合がある。

そこで、本実施形態では、燃料の入替え完了後一定期間に亘って燃料ベーパ濃度ＦＧＰＧの学習速度を早めることとしている。具体的には、図１３のステップ１６１において、値ａを通常運転時よりも小さい値とする。本実施形態では、通常運転時に値ａが２とされるため、燃料入替え完了後一定期間に亘って値ａを２よりも小さい値、例えば１．５とする。これにより、燃料の入替え完了後に燃料ベーパ濃度ＦＧＰＧの値を早期に適切な値にすることができるようになる。

次に、図１５を参照して本発明の第二実施形態の燃料供給装置について説明する。図１５は、第二実施形態の燃料供給装置を概略的に示す図である。図１５から分かるように、第二実施形態の燃料供給装置の構成は、基本的に第一実施形態の燃料供給装置の構成と同様であるが、電磁弁（開放弁）６９が設けられている点で第一実施形態の燃料供給装置の構成とは異なる。

電磁弁６９は、メインタンク６１とサブタンク６２との間にチェックバルブ６３と並列して設けられる。電磁弁６９が開弁されるとメインタンク６１内及びサブタンク６２内の燃料はこれらタンク６１、６２内を自由に行き来することができるようになり、一方、電磁弁６９が閉弁されるとこれらタンク６１、６２内の燃料はチェックバルブ６３を介してのみしかこれらタンク６１、６２間で移動することができなくなる。

ここで、本実施形態の燃料供給装置においておも、上記第一実施形態と同様に、ガソリンとアルコール燃料との組成比率が異なる様々な燃料が給油される。本実施形態では、基本的に電磁弁６０は閉弁されており、新規の燃料が供給された直後においても電磁弁６０は閉弁されている。このため、新規の燃料が供給された直後は、燃料噴射弁１９から噴射される燃料中の新規の燃料の比率は、新規の燃料が供給されてからの積算燃料噴射量に比例して上昇する。

従って、本実施形態においても、燃料入替え中において燃料入替え開始からの積算燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁１９から噴射される燃料中の新規の燃料の混合比率を算出することができる。また、フィードバック制御における制御量等に基づいて燃料噴射弁１９から噴射された燃料の理論空燃比を算出することができる。このため、本実施形態の燃料供給装置においても、燃料入替え中に新規の燃料の組成、特に新規の燃料の組成比率を判別することができ、よって新規の燃料の発熱量、気化潜熱等を求めることができる。

そして、本実施形態では、燃料入替え中に新規の燃料の組成が判別されると、燃料入替え中であっても電磁弁６９が開弁せしめられる。

図１６は、噴射燃料の組成のタイムチャートである。図１６に示した例では、積算燃料噴射量が所定量ｑ₂となったときに新規の燃料の組成比率が判別され、このとき電磁弁６９が開弁せしめられる。これにより、メインタンク６１内の燃料とサブタンク６２内の燃料とが混合せしめられる。特に、サブタンク６２内の燃料がメインタンク６１内の燃料に比べて少量であると考えられることから、これらタンク６１、６２内の燃料は新規の燃料とほぼ同一の組成比率の燃料となる。これにより、燃料循環部には新規の燃料が流れることになり、よって図１６に示したように燃料噴射弁１９からは新規の燃料が噴射されるようになる。

ここで、上述したように、上記第一実施形態では、燃料の入替え中には実際の空燃比が理論空燃比からずれ易いため空燃比の学習制御及びパージ制御を禁止することとしている。これに対して、本実施形態では、新規の燃料の組成比率が判別されると直ぐに燃料噴射弁１９から新規の燃料の噴射が開始される。その後、空燃比のフィードバック制御により、実際の空燃比が理論空燃比へと近づく。このため、燃料噴射弁１９から新規の燃料の噴射が開始されるようになってから、すなわち電磁弁６９が開弁されてからは、空燃比の学習制御及びパージ制御を禁止する必要がなくなる。従って、本実施形態では、新規の燃料の組成比率が判別されると、電磁弁６９が開弁されると共に空燃比の学習制御及びパージ制御の禁止が解除される。このため、本実施形態によれば、燃料の入替えが行われても、パージ制御及び空燃比の学習制御を早期に再開することができる。

ただし、本実施形態では、新規の燃料の組成比率が判別されても、内燃機関の運転が安定していないときには電磁弁６９は開弁されない。すなわち、電磁弁６９を開弁して燃料噴射弁１９から噴射される燃料の組成比率が急に変わると、燃料の理論空燃比が急に変わることとなる。このように燃料の理論空燃比が急に変わり、フィードバック制御による燃料噴射量の制御が遅れる場合がある。このように、フィードバック制御の遅れが生じると、実際の空燃比が理論空燃比から大きくずれてしまい、燃焼の悪化やドライバビリティの悪化を招く虞がある。特に、電磁弁６９の開弁前に内燃機関の運転が安定していないと、電磁弁６９の開弁直後に生じる燃焼の悪化やドライバビリティの悪化が大きなものとなってしまう。そこで、本実施形態のように、新規の燃料の組成比率が判別されても内燃機関の運転が安定していないときには電磁弁６９を開弁しないようにすることにより、燃焼及びドライバビリティの悪化を抑制することができる。

ここで、内燃機関の運転が安定していない場合とは、例えば内燃機関が定常運転を行っていない場合や、フィードバック制御を行っているにも関わらず空燃比の変動が激しい場合等が挙げられる。

なお、新規の燃料の組成比率の算出は、理論上、燃料の入替え開始後直ぐに行うことができる。これは、積算燃料噴射量に基づく新規の燃料の混合比率の算出が燃料の入替え開始直後から可能であり、またフィードバック制御における制御量等に基づく噴射燃料の理論空燃比の算出も燃料の入替え開始直後から可能であるためである。しかしながら、実際には燃料の混合比率や噴射燃料の理論空燃比の算出には多少の誤差が生じるため、燃料の入替え開始から或る程度の時間に亘ってデータを取得し、このデータから新規の燃料の組成比率を算出するのが好ましい。

また、電磁弁６９が開弁されて燃料噴射弁１９から噴射される燃料の組成比率が急に変わると、燃料の理論空燃比が急に変わることとなる。このため、フィードバック制御による燃料噴射量の制御が遅れる場合がある。従って、空燃比の学習制御及びパージ制御の禁止の解除を、電磁弁６９が開弁されてから多少の程度の時間が経過してから行うようにしてもよい。

内燃機関の全体図である。気筒の拡大断面図である。燃料供給装置の概略図である。従来の燃料供給装置の概略図である。噴射燃料の組成のタイムチャートである。フィードバック補正係数ＦＡＦの変化を示す図である。パージ率ＰＧＲの変化を示す図である。パージ作用開始時におけるフィードバック補正係数ＦＡＦ等の変化を示す図である。パージ制御を行うためのフローチャートである。パージ制御を行うためのフローチャートである。フィードバック補正係数ＦＡＦを算出するためのフローチャートである。空燃比の学習を行うためのフローチャートである。ベーパ濃度の学習を行うためのフローチャートである。燃料噴射時間の算出を行うためのフローチャートである。第二実施形態の燃料供給装置の概略図である。噴射燃料の組成のタイムチャートである。

符号の説明

６０燃料タンク
６１メインタンク
６２サブタンク
６３チェックバルブ
６４燃料供給パイプ
６５デリバリパイプ
６６燃料リターンパイプ
６７燃料ポンプ
６８プレッシャーレギュレータ

Claims

機関本体に供給される燃料を貯留するメインタンクと、該メインタンクに連通するサブタンクと、機関本体の各気筒に燃料を供給する燃料供給弁の全てに連通する分岐部と、上記サブタンクと分岐部とに連通される燃料供給通路とを具備し、上記サブタンク内の燃料が燃料供給通路及び分岐部を介して機関本体に供給されると共に、上記サブタンクから機関本体に供給された燃料分だけメインタンク内の燃料がサブタンク内に供給される、内燃機関の燃料供給装置において、
上記分岐部とサブタンクとに連通される燃料リターン通路をさらに具備し、該燃料リターン通路を介して上記分岐部内の燃料の一部がサブタンク内に戻される、内燃機関の燃料供給装置。
燃料を加圧して上記サブタンク内から分岐部に送る燃料ポンプと、上記分岐部内の燃料の圧力をほぼ所定圧力に維持すると共に該所定圧力以上となる場合には分岐部内の燃料を上記燃料リターン通路を介してサブタンク内に戻すプレッシャーレギュレータと、上記メインタンクとサブタンクとの間に設けられると共にサブタンクからメインタンクへ燃料が流れるのを禁止するチェックバルブとを具備する、請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置。
上記内燃機関は、パージ制御弁を制御して上記メインタンク又はサブタンク内に生じた蒸発燃料を燃焼室に供給するパージ制御と、フィードバック制御の実行中に生じる実際の空燃比と目標空燃比との間の定常的な誤差に対応する空燃比の学習値を算出すると共に該算出された空燃比の学習値に基づいて燃料噴射量を調整する空燃比学習制御とを実行可能であり、
上記メインタンクには組成の異なる燃料を供給可能であり、上記メインタンク内に供給されていた既存の燃料とは組成の異なる新たな燃料が該メインタンクに供給された場合には、新たな燃料がメインタンクに供給されてからの積算噴射燃料量が少なくとも上記サブタンクと分岐部と燃料供給通路と燃料リターン通路との総容量以上となった時点で燃料入替え完了と判断し、上記新たな燃料がメインタンクに供給されてから燃料入替え完了まではパージ制御及び空燃比学習制御のうちの少なくともいずれか一方の制御を禁止する、請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料供給装置。
上記内燃機関はパージ制御により生じる実際の空燃比と目標空燃比とのずれに基づいてベーパ濃度を学習すると共に該学習されたベーパ濃度に基づいて燃料噴射量を調整するベーパ濃度学習制御を実行可能であり、
上記メインタンクには組成の異なる燃料を供給可能であり、上記メインタンク内に供給されていた既存の燃料とは組成の異なる新たな燃料が該メインタンクに供給された場合には、新たな燃料がメインタンクに供給されてからの積算噴射燃料量が少なくとも上記サブタンクと分岐部と燃料供給通路と燃料リターン通路との総容量以上となった時点で燃料入替え完了と判断し、上記燃料入替え完了後には上記ベーパ濃度学習制御において上記実際の空燃比と目標空燃比とのずれに対するベーパ濃度の学習量を大きくする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料供給装置。
上記メインタンクには組成の異なる燃料を供給可能であり、上記メインタンク内に供給されていた既存の燃料とは組成の異なる新たな燃料が該メインタンクに供給された場合には、新たな燃料がメインタンクに供給されてからの積算噴射燃料量が少なくとも上記サブタンクと分岐部と燃料供給通路と燃料リターン通路との総容量以上となった時点で燃料入替え完了と判断し、上記新たな燃料がメインタンクに供給されてから燃料入替え完了までの間に、上記積算噴射燃料量と排気空燃比とに基づいて新たな燃料の組成を判別する、請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料供給装置。
上記メインタンクとサブタンクとの間に設けられた開放弁をさらに具備し、該開放弁が開弁されるとメインタンク内の燃料とサブタンク内の燃料とが混合せしめられ、上記新たな燃料の組成が判別されたときに上記開放弁が開弁される、請求項５に記載の内燃機関の燃料供給装置。
上記新たな燃料の組成が判別されたときであっても、機関運転状態が安定していないときには上記開放弁は開弁されない、請求項６に記載の内燃機関の燃料供給装置。