JP2009203813A - 燃料供給制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストの低減を図りつつ、内燃機関の始動前に燃料のアルコール濃度の推定が可能な燃料供給制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関１０の吸気通路１１にはインジェクタ１２が設けられている。インジェクタ１２には、燃料タンク１３内に蓄えられた燃料が供給されるようになっている。詳しくは、燃料タンク１３内の燃料が燃料ポンプ１４により汲み上げられて、燃料供給パイプ１５経由でデリバリパイプ１６に供給され、そのデリバリパイプ１６内の燃料がインジェクタ１２に供給されるようになっている。燃料ポンプ１４のポンプ部２１よりも下流側の燃料供給経路（例えば、燃料供給パイプ１５やデリバリパイプ１６の内側に形成された燃料供給経路）には、当該燃料供給経路の燃圧を検出する燃圧センサ３４が設けられている。ＥＣＵ３１は燃圧センサ３４の検出信号に基づいて燃料のアルコール濃度を推定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料ポンプの動力源である電動機の駆動を制御する燃料供給制御装置に関する。

近年、資源の有効活用の観点から、多種の燃料（化石燃料、アルコール燃料及びそれら各燃料の混合燃料）の使用が可能な内燃機関が開発されている。このような内燃機関では、燃費の向上や排気エミッション改善のため、燃料のアルコール濃度に応じた制御が求められる。これに対して、空燃比のフィードバック補正が実施されている内燃機関において、その補正結果に基づいて燃料のアルコール濃度を推定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、燃料の屈折率や誘電率を検出し、その検出結果に基づいて燃料のアルコール濃度を推定する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特許第３９０３９４３号公報 特開平５−１９５８３９号公報

しかしながら、空燃比のフィードバック補正結果に基づいて燃料のアルコール濃度を推定する方法では、内燃機関を実際に運転させて上記補正結果を得る必要があるため、内燃機関の始動前に燃料のアルコール濃度を推定することができない。そのため、内燃機関の始動直後には燃料のアルコール濃度に適した内燃機関の制御が実施できない。この場合、内燃機関の始動直後における排気エミッションの悪化が懸念される。

一方、燃料の屈折率や誘電率から燃料のアルコール濃度を推定する方法では、内燃機関の始動前にアルコール濃度を推定することが可能であるものの、燃料の屈折率や誘電率を検出する特殊なセンサを要する。この場合、燃料の屈折率や誘電率を検出するセンサが概して高価であることから、燃料のアルコール濃度を検出する装置の製造コストの増大が懸念される。

本発明は上述の問題を解決するためになされたものであって、製造コストの低減を図りつつ、内燃機関の始動前に燃料のアルコール濃度の推定が可能な燃料供給制御装置を提供することを主たる目的とするものである。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。

本発明は、電動機を動力源とし内燃機関の燃料供給経路へ燃料を送出するポンプ部を備える燃料供給装置に適用され、電動機の駆動を制御する燃料供給制御装置である。特に、請求項１に記載の発明では、燃料供給経路の燃圧を検出し、電動機への駆動出力及び燃圧に基づいて燃料のアルコール濃度を算出する。

ここで、燃料のアルコール濃度が変化すると、燃料の粘度が変化する。燃料の粘度が変化すると、ポンプ部を駆動する電動機に加わる負荷トルクが変化する。電動機に加わる負荷トルクが変化すると、電動機への駆動出力に対するポンプ部の挙動が変化する。このポンプ部の挙動が変化すると、電動機への駆動出力に対する燃料供給経路の燃圧が変化する。以上から、燃料のアルコール濃度が変化すると、電動機への駆動出力に対する燃料供給経路の燃圧が変化することが分かる。

この点に着目すると、上述の如く、電動機への駆動出力及び燃料供給経路の燃圧に基づいて、燃料のアルコール濃度を算出することが可能である。この場合、燃圧を検出するセンサ（燃圧センサ）は燃料の屈折率や誘電率を検出する特殊なセンサよりも概して安価であることから、燃料供給制御装置の製造コストの低減を図ることができる。また、内燃機関を作動させずとも、燃料のアルコール濃度を推定することが可能である。この場合、内燃機関の始動前に燃料のアルコール濃度を推定することにより、内燃機関の始動直後から燃料のアルコール濃度に適した内燃機関の制御を実施することができる。

上述の如く電動機への駆動出力及び燃料供給経路の燃圧に基づいて燃料のアルコール濃度を算出する構成としては、請求項２に記載の発明や請求項３に記載の発明の構成を採用することができる。

すなわち、燃料経路の燃圧が昇降する際の変化率（単位時間当たりの変化幅）は、電動機への駆動出力の他、燃料のアルコール濃度に応じて変化する。すなわち、燃料のアルコール濃度が高く、電動機に加わる負荷トルクが大きい場合には、燃圧が昇降する際の変化率が小さくなる。この点に着目すると、請求項２に記載の発明のように、燃料供給経路の燃圧の変化率を算出し、電動機への駆動出力及び燃圧の変化率に基づいて燃料のアルコール濃度を算出することができる。

また、ポンプ部が複数の加圧部により燃料を断続的に燃料供給経路へ圧送する場合には、その燃料の圧送に伴って燃料供給経路の燃圧が脈動する。この燃圧脈動の周期は、電動機への駆動出力の他、燃料のアルコール濃度に応じて変化する。すなわち、燃料のアルコール濃度が高く、電動機に加わる負荷トルクが大きい場合には、燃圧の脈動周期が大きくなる。この点に着目すると、請求項３に記載の発明のように、ポンプ部による燃料の圧送に伴って発生する燃圧脈動の周期を算出し、電動機への駆動出力及び燃圧脈動の周期に基づいて燃料のアルコール濃度を算出することができる。

請求項３に記載の発明のように電動機への駆動出力及び燃圧脈動の周期に基づいて燃料のアルコール濃度の推定する場合には、電動機への駆動出力を一定させ、電動機の作動を安定させた状態で検出された燃圧に基づいて、アルコール濃度を算出することが望ましい。また、燃圧の大幅な変化は、ポンプ部の挙動に影響し、ひいては燃圧脈動の周期に影響する。そのため、燃圧が安定している状態で、すなわち、巨視的には燃圧が一定し、微視的には燃圧が脈動している状態で検出された燃圧に基づいて、アルコール濃度を算出することが望ましい。これにより、電動機への駆動出力に対応する燃圧脈動の正確な周期を算出することができ、ひいてはアルコール濃度の推定精度の向上を図ることができる。

そこで、請求項４に記載の発明では、燃料供給経路の燃料を排出して燃料タンクへ戻す燃料排出部を燃料供給装置に適用され、燃料排出部が強制的に燃料排出状態とされている場合に検出された燃料供給経路の燃圧に基づいて、燃料のアルコール濃度を算出する。

燃料排出部の燃料排出状態では、電動機の駆動を継続させたとしても、燃料供給経路の燃料が排出されるため、燃料供給経路の燃圧を安定させることができる。また、燃料排出部の燃料排出状態では、電動機への駆動出力を一定させて、電動機の作動を安定させることができる。これにより、電動機への駆動出力に対応する燃圧脈動の正確な周期を算出することができ、ひいては燃料のアルコール濃度を精度よく推定することができる。

燃料供給経路の燃圧を目標圧とすべく電動機への駆動出力が制御されている場合には、燃料供給経路の燃圧が所定の調整圧よりも高圧となる場合に当該燃料供給経路の燃料を排出するプレッシャレギュレータを、上記燃料排出部として採用することができる（請求項５）。この場合、上記燃圧制御の目標圧がプレッシャレギュレータの調整圧よりも高圧となるようにして上記燃圧制御を実施させることにより、燃料排出部を強制的に燃料排出状態とすることができる。

上述の如く燃圧の変化は燃圧脈動の周期に影響する。そこで、請求項６に記載の発明では、内燃機関の停止状態において、燃料供給経路の燃圧を検出し、検出された燃圧に基づいてアルコール濃度を算出する。これにより、燃料供給に伴う燃圧変化を排除した状態で、燃圧脈動の一層正確な周期を算出することができ、ひいては燃料のアルコール濃度を一層精度よく推定することができる。

燃料のアルコール濃度は、内燃機関の燃料タンク内の燃料とは異なるアルコール濃度の燃料を給油することにより変化する。そのため、給油毎に燃料のアルコール濃度を推定することが望ましい。

そこで、請求項７に記載の発明では、ポンプ部への供給燃料を蓄える燃料タンクに燃料が供給されたことが検出される都度、燃料供給経路の燃圧を検出し、検出された燃圧に基づいて燃料のアルコール濃度を算出する。これにより、燃料のアルコール濃度の変化を内燃機関の制御に効果的に反映させることができる。

燃料の粘度は、燃料のアルコール濃度だけでなく、燃温（燃料の温度）に応じて変化する。そこで、請求項８に記載の発明では、燃圧に加え燃温に基づいて、燃料のアルコール濃度を算出する。これにより、燃料のアルコール濃度をより一層精度よく推定することができる。

（第１実施形態）
第１実施形態は、車載内燃機関を主体とするエンジンシステムとして本発明を具体化しており、その詳細な構成を以下に説明する。

まず、このエンジンシステムの概略構成について、図１を参照しつつ説明する。図１において、内燃機関１０は多気筒（例えば４気筒）の内燃機関であるが、その１つの気筒が図示されている。また、内燃機関１０としては、多種の燃料（化石燃料、アルコール燃料及びそれら各燃料の混合燃料）が使用可能なものを想定している。なお、本発明は単気筒の内燃機関にも適用可能である。

図１に示す内燃機関１０の各気筒の吸気通路１１には、燃料を噴射するインジェクタ１２が設けられている。このインジェクタ１２には、燃料タンク１３内に蓄えられた燃料が供給されるようになっている。詳しくは、燃料タンク１３内の燃料が燃料ポンプ１４により汲み上げられて、燃料供給パイプ１５経由でデリバリパイプ１６内へ供給され、そのデリバリパイプ１６内の燃料がインジェクタ１２に供給されるようになっている。

燃料供給パイプ１５には、燃料排出部としてのプレッシャレギュレータ１７が設けられている。このプレッシャレギュレータ１７は機械式の減圧弁であり、燃料供給パイプ１５内の燃圧が調整圧以上になると開弁するようになっている。これにより、過剰な燃料が燃料供給パイプ１５内からリターンパイプ１８経由で燃料タンク１３内に戻される。なお、デリバリパイプ１６にプレッシャレギュレータ１７を設けて、過剰な燃料をデリバリパイプ１６内から燃料タンク１３内へ戻すようにしてもよい。

燃料供給パイプ１５には更に燃料フィルタ１９が設けられている。これにより、燃料フィルタ１９で濾過された燃料がデリバリパイプ１６内へ供給される。燃料タンク１３には、図示しない給油キャップにより開閉される給油口が設けられている。

燃料ポンプ１４は、ＤＣモータ２０を動力源とする電動式のポンプであり、ＤＣモータ２０に駆動されて燃料を圧送するポンプ部２１を有している。ＤＣモータ２０は、内燃機関１０に駆動されるオルタネータ等の発電機に加え、車載バッテリ等のバックアップ用電源からも給電可能となっている。これにより、ＤＣモータ２０は、内燃機関１０の停止状態においても作動（回転）可能とされている。本実施形態では、ＤＣモータ２０は直流ブラシレスモータである。なお、燃料ポンプ１４の動力源（電動機）は、ＡＣモータでもよいし、ブラシモータでもよい。

図２は、燃料ポンプ１４のポンプ部２１を示す図である。図２に示すように、本実施形態ではポンプ部２１は、タービン式のポンプ部であり、吸入口２２を有するカバー２３と、吐出口２４（図２（ｂ）参照）を有するケーシング２５と、カバー２３及びケーシング２５に回転可能に収納された円盤状のインペラ２６とで構成されている。インペラ２６の外周には、板厚方向に貫通する羽根溝２６ａが回転方向に多数形成されている。カバー２３及びケーシング２５のうち羽根溝２６ａと対向する位置には、それぞれインペラ２６の回転方向に延びるケーシング溝２３ａ及びカバー溝２５ａが形成されている。この場合、ＤＣモータ２０に駆動されてインペラ２６が回転すると、流体摩擦によって羽根溝２６ａの前後で圧力差が生じる。この動作が多数の羽根溝２６ａで繰り返されることにより、渦流が発生して燃圧が上昇する。こうして昇圧された燃料が吐出口２４を介してデリバリパイプ１６側へ送出（圧送）される。羽根溝２６ａ内の空間が「加圧部」に相当する。

なお、ポンプ部としては、タービン式のものに限られず、例えばロータ式のものを採用してもよい。また、以下の説明では、燃料ポンプ１４内に形成された燃料通路のうちポンプ部２１よりも下流側の部分、燃料供給パイプ１５内の燃料通路及びデリバリパイプ１６内の燃料通路を「燃料供給経路」という。

図１に示すように、ＤＣモータ２０はポンプコントローラ３０に接続されており、ポンプコントローラ３０はＥＣＵ３１に接続されている。ＥＣＵ３１は、ＣＰＵ、メモリ等を備えた周知のマイクロコンピュータを主体とする電子制ユニットである。ＥＣＵ３１には、上述したポンプコントローラ３０の他、吸気通路１１内の圧力（吸気圧）を検出する吸気圧センサ３２や、内燃機関１０のクランク軸２７の回転角度位置を検出するクランク角センサ３３や、燃料供給経路の燃圧を検出する燃圧センサ３４や、燃料供給経路の燃料の温度（燃温）を検出する燃温センサ３５や、給油キャップによる給油口の開閉を検出する給油口開閉センサ３６等の各種センサが接続されている。

ＥＣＵ３１、燃圧センサ３４、燃温センサ３５及び給油口開閉センサ３６は、ＤＣモータ２０と同様に内燃機関１０の停止状態においても作動可能とされている。なお、燃圧センサ３４及び燃温センサ３５は、それぞれ燃料ポンプ１４内に形成された燃料通路のうちポンプ部２１よりも下流側の部分の燃圧及び燃温を検出するものでもよいし、燃料供給パイプ１５内の燃圧及び燃温を検出するものでもよいし、デリバリパイプ１６内の燃圧及び燃温を検出するものでもよい。

ＥＣＵ３１は、メモリに記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することにより、エンジンシステムの各部を制御する。例えばＥＣＵ３１は、吸気圧センサ３２やクランク角センサ３３などの検出信号に基づいてインジェクタ１２による燃料噴射を制御する。また、ＥＣＵ３１は、燃圧センサ３４の検出信号に基づいて燃料供給経路の燃圧（実燃圧）を算出し、算出した実燃圧とその目標圧との圧力差に応じた電力をポンプコントローラ３０によりＤＣモータ２０へ供給させることにより実燃圧を目標圧に制御する。

次に、この実燃圧のフィードバック制御（燃圧フィードバック制御）について、図３を参照しつつ詳しく説明する。図３は、この燃圧フィードバック制御を示すタイミングチャートであり、（ａ）はＥＣＵ３１からポンプコントローラ３０への制御信号（ポンプ駆動制御信号）を、（ｂ）はＤＣモータ２０の回転速度（ポンプ回転速度）を、（ｃ）はデリバリパイプ１６内の燃圧（実燃圧）を示している。なお、図３では、燃料ポンプ１４への給電量がデューティ制御されることを想定している。また、デリバリパイプ１６内の燃圧の目標値（目標圧）がプレッシャレギュレータ１７の調整圧Ｐreg未満のＰtrg1に設定されていることを想定している。

図３に示すタイミングｔ１において、ＥＣＵ３１の制御により燃料ポンプ１４への給電が開始されると、すなわちＥＣＵ３１からポンプコントローラ３０へ所定デューティ比のポンプ駆動制御信号が入力されると、そのデューティ比に応じた電力がポンプコントローラ３０から燃料ポンプ１４へ供給されて、燃料ポンプ１４が始動する。

その後、タイミングｔ１〜ｔ２では、ＤＣモータ２０が燃料の粘性による負荷トルクを受けつつ回転し、ポンプ回転速度は徐々に高くなる。その結果、燃料ポンプ１４による燃料の吐出量が増大し、ひいては実燃圧が上昇する。このときの実燃圧の上昇率（単位時間当たりの上昇幅）は一定ではない。すなわち、タイミングｔ１〜ｔ２では、上述の如くポンプ回転速度が徐々に高くなっているため、実燃圧の上昇率は徐々に増大する。

ポンプ回転速度がＮ１で安定するタイミングｔ２〜ｔ３では、実燃圧の上昇率は一定となる。なお、ポンプ回転速度が安定する回転速度は、燃料のアルコール濃度（燃料の粘度）に応じて決まり、燃料のアルコール濃度が高くなるほど小さくなると考えられる。

タイミングｔ３において、実燃圧が目標圧Ｐtrg1に達すると、燃料ポンプ１４への給電が停止、すなわちＥＣＵ３１の制御によりポンプ駆動制御信号のデューティ比が０となる。これにより実燃圧が目標圧Ｐtrg1で一定となる。

ところで、アルコール燃料の理論空燃比は化石燃料の理論空燃比よりも低く、アルコール燃料のオクタン価はガソリンのオクタン価よりも高い。そのため、例えば化石燃料用に設定された燃料噴射量制御を、アルコール燃料が供給された内燃機関１０にそのまま適用すると、ドライバビリティ及びエミッションの悪化が懸念される。

そこで、本実施形態では、燃料のアルコール濃度を推定し、その推定値に基づいて燃料噴射制御をはじめとする各種制御を実施している。以下、本実施形態のアルコール濃度推定処理の特徴について、図３及び図４を参照しつつ説明する。図４は、図３と同様に燃圧フィードバック制御を示すタイミングチャートである。

上述したように、燃料ポンプ１４では多数の羽根溝２６ａにより燃料がデリバリパイプ１６側へ逐次圧送される。そのため、燃料ポンプ１４の作動時には、図３に示すように燃料ポンプ１４による燃料の圧送によって実燃圧が脈動する。

ここで、燃料のアルコール濃度が高いほど燃料の粘度は大きくなり、燃料の粘度が大きいほどポンプ回転速度は低くなり、ポンプ回転速度が低くなるほど実燃圧の脈動周期は大きくなる。すなわち、実燃圧の脈動周期はアルコール濃度が高いほど大きくなる。

この点に着目して、本実施形態では、燃料供給経路の燃圧（実燃圧）を検出し、その検出結果に基づいて実燃圧の脈動周期を算出し、算出した脈動周期に基づいてアルコール濃度を推定するようにしている。

加えて、この本実施形態のアルコール濃度推定処理は以下に示す４つの特徴を有している。

第１に、上記燃圧フィードバック制御を実施していると、実燃圧が目標圧に達した時点で燃料ポンプ１４への給電が停止されてしまう（図３のタイミングｔ３参照）。そのため、実燃圧の脈動検出が可能な期間は燃料ポンプ１４の始動から実燃圧が目標圧に達するまでの期間に限られる（図３のタイミングｔ１〜ｔ３参照）。また、ポンプ回転速度が安定していない期間では、実燃圧の脈動周期が一定しない（図３のタイミングｔ１〜ｔ２参照）。そのため、ポンプ回転速度が安定している状態で実燃圧を検出し、その検出結果に基づいて実燃圧の脈動周期を算出することが望ましい。この場合、実燃圧の脈動を検出可能な期間は更に限定される（図３のタイミングｔ２〜ｔ３参照）。さらに、実燃圧が上昇している期間では、その上昇に伴って燃料ポンプ１４の挙動が変化し、ひいては実燃圧の脈動周期が変化する（図３のタイミングｔ１〜ｔ３参照）。そのため、実燃圧が安定している状態で実燃圧を検出し、その検出結果に基づいて実燃圧の脈動周期を算出することが望ましい。ところが、実燃圧が目標圧で安定している期間では、燃料ポンプ１４への給電が停止されてしまい、実燃圧の脈動検出が不能となる（図３のタイミングｔ３以降参照）。

そこで、本実施形態ではポンプ回転速度の安定期間を延長させている。詳しくは、アルコール濃度推定処理を実行するに際し、実燃圧のフィードバック制御における目標圧をプレッシャレギュレータ１７の調整圧よりも高圧に設定する。

この作用について図４を参照しつつ説明すると、燃料ポンプ１４が始動されるタイミングｔ１１では実燃圧が上昇を始める。そして、実燃圧が調整圧Ｐregに達すると（タイミングｔ１３参照）、それ以降プレッシャレギュレータ１７により燃料供給パイプ１５内の過剰な燃料が燃料タンク１３内に戻される。その結果、巨視的には実燃圧がプレッシャレギュレータ１７の調整圧Ｐreg近傍で一定となり、微視的には実燃圧が調整圧Ｐreg付近で脈動する。これにより、実燃圧が目標圧Ｐtrg2に達することなく燃料ポンプ１４の作動が継続され、結果としてポンプ回転速度の安定期間が延長される（図４（ｃ）のタイミングｔ１３以降参照）。

こうしてポンプ回転速度の安定期間を延長し、その安定期間に実燃圧を検出し、その検出結果に基づいて実燃圧の脈動周期を算出する。これにより、実燃圧の正確な脈動周期を算出することができ、ひいては燃料のアルコール濃度を精度よく推定することができる。

第２に、本実施形態では、以下の理由により内燃機関１０の始動前にアルコール濃度推定処理を実行する。

・インジェクタ１２による燃料噴射が実行されている場合には、その燃料噴射によって実燃圧が変化する。そのため、インジェクタ１２による燃料噴射が実行されていない状態（燃料噴射停止状態）で実燃圧を検出し、その検出結果に基づいて実燃圧の脈動周期を算出することが望ましい。これにより、燃料噴射による実燃圧の変化を排除して、実燃圧の一層正確な脈動周期を算出することができ、ひいては燃料のアルコール濃度を一層精度よく推定することができる。

・内燃機関１０の始動前に燃料のアルコール濃度を推定することが望ましい。これにより、内燃機関１０の始動直後からその推定結果をエンジンシステムの制御に反映させることができる。

以上の理由により、本実施形態では、内燃機関１０の始動前にアルコール濃度推定処理を実行する。

第３に、燃料のアルコール濃度は、燃料タンク１３内の燃料とは異なるアルコール濃度の燃料を給油することにより変化する。そこで、本実施形態では、給油毎に燃料のアルコール濃度を推定する。これにより、燃料のアルコール濃度の変化をエンジンシステムの制御に効果的に反映させることができる。

第４に、燃料の粘度は、燃料のアルコール濃度だけでなく燃料の温度（燃温）によっても変化する。そこで、本実施形態では、アルコール濃度推定処理において、実燃圧の脈動周期に加え燃温に基づいてアルコール濃度を推定するようにしている。これにより、より一層正確なポンプ回転速度を算出することができ、燃料のアルコール濃度をより一層精度よく推定することができる。

次に、アルコール濃度推定処理の流れについて、図５を参照しつつ説明する。図５はアルコール濃度推定プログラムの流れを示すフローチャートである。このプログラムはＥＣＵ３１により実行される。詳しくは、給油口が燃料キャップにより閉じられると、給油口開閉センサ３６から給油口の閉鎖を示す検出信号が出力される。この信号によりＥＣＵ３１が起動され、その後ＥＣＵ３１によりアルコール濃度推定プログラムが所定周期で繰り返し実行される。

図５に示すステップＳ１０では、ＥＣＵ３１は燃圧フィードバック制御の目標圧をプレッシャレギュレータ１７の調整圧よりも高い圧力に設定する。続くステップＳ１１では、ＥＣＵ３１はポンプコントローラ３０により燃料ポンプ１４を始動させる。続くステップＳ１２では、ＥＣＵ３１は燃圧センサ３４の検出信号に基づいて実燃圧Ｐｆ(i)を算出する。

ステップＳ１３では、ＥＣＵ３１は実燃圧が安定しているか否かを判定する。例えば、ＥＣＵ３１は、実燃圧Ｐｆ(i)をプレッシャレギュレータ１７の調整圧と比較する。また、ＥＣＵ３１は、実燃圧の上昇率、すなわち実燃圧の今回値Ｐｆ(i)と前回値Ｐｆ(i-1)との差が所定値以下か否かを判定する。そして、ＥＣＵ３１は、実燃圧Ｐｆ(i)が調整圧近傍の圧力であり、かつ実燃圧の上昇率が所定値以下である場合に、実燃圧が安定していると判定する。ＥＣＵ３１は、ポンプ回転速度が安定していると判定するとステップＳ１４に進み、実燃圧が安定してないと判定すると今回のプログラムの実行を終了する。

なお、本実施形態では、実燃圧が安定した状態においてポンプ回転速度は常に安定しているものとし、ポンプ回転速度が安定しているか否かを判定していない。しかしながら、本ステップにおいて、ポンプ回転速度が安定しているか否かを判定し、実燃圧及びポンプ回転速度が安定していると判定した場合にステップＳ１４に進み、実燃圧及びポンプ回転速度のいずれかが安定していないと判定した場合には今回のプログラムの実行を終了するようにしてもよい。

ステップＳ１４では、ＥＣＵ３１は、ステップＳ１２において算出した実燃圧Ｐｆ(i)及び燃料ポンプ１４への給電量を記憶する。例えば、ＥＣＵ３１は、ポンプ駆動制御信号のデューティ比及びポンプコントローラ３０による燃料ポンプ１４の駆動電圧に基づいて、燃料ポンプ１４への給電量を算出し、算出した給電量と共に実燃圧Ｐｆ(i)を記憶する。

続くステップＳ１５では、ＥＣＵ３１は、実燃圧及び給電量のデータ数がアルコール濃度の推定に十分な数（所定数）Ｎ１以上となったか否かを判定する。そして、ＥＣＵ３１は、実燃圧及び給電量のデータ数が所定数Ｎ１以上であると判定した場合にはステップＳ１６に進み、実燃圧及び給電量のデータ数が所定数Ｎ１未満であると判定した場合には今回のプログラムの実行を終了する。

ステップＳ１６では、ＥＣＵ３１は、ステップＳ１４の処理結果として記憶されたＮ１個の実燃圧に基づいて実燃圧の脈動周期を算出する。例えば、ＥＣＵ３１は、上記Ｎ１個の実燃圧に基づいて燃圧脈動の複数のピークを検出し、それらのピークの間隔を実燃圧の脈動周期として算出する。なお、実燃圧のサンプリング周期、すなわちＥＣＵ３１によるアルコール濃度推定プログラムの実行周期は、実燃圧の脈動周期の最小値よりも十分短い時間に設定されている。実燃圧の脈動周期の最小値は、ポンプ回転速度の最大値及びインペラ２６の回転方向に形成された羽根溝２６ａの配列数により予め算出した値でもよいし、ポンプ駆動制御信号のデューティ比に基づいて都度算出した値でもよい。

続くステップＳ１７では、ＥＣＵ３１は、燃圧の脈動周期に基づいてポンプ回転速度を算出する。

続くステップＳ１８では、ＥＣＵ３１は、燃料ポンプ１４への給電量及びポンプ回転速度に基づいて燃料の粘度を算出する。例えば、ＥＣＵ３１は、ステップＳ１４の処理結果として記憶されたＮ１個の給電量に基づいて、それらの代表値（平均値や中央値や最頻値など）を算出する。そして、ＥＣＵ３１は、燃料ポンプ１４への給電量、ポンプ回転速度及び燃料の粘度をパラメータとするマップを参照して、ステップＳ１６において算出したポンプ回転速度及び上記算出した給電量の代表値から燃料の粘度を算出する。

続くステップＳ１９では、ＥＣＵ３１は、燃料の粘度及び燃温に基づいて燃料のアルコール濃度を算出する。例えば、ＥＣＵ３１は燃温センサ３５の検出信号に基づいて燃温を算出する。そして、ＥＣＵ３１は、燃料の粘度、燃温及び燃料のアルコール濃度をパラメータとするマップを参照して、ステップＳ１７において算出した燃料の粘度及び上記算出した燃温から燃料のアルコール濃度を算出する。その後、ＥＣＵ３１は、今回のプログラムの実行を終了する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

燃料供給経路の燃圧（実燃圧）の脈動周期に基づいて燃料のアルコール濃度を推定するようにした。燃圧センサ３４は燃料の屈折率や誘電率を検出するセンサよりも概して安価であることから、エンジンシステムの製造コストの低減を図ることができる。

実燃圧及びポンプ回転速度が安定した状態で実燃圧を検出し、その検出結果に基づいて燃料のアルコール濃度を算出するようにした。これにより、燃料のアルコール濃度を精度よく推定することができる。

給油口の閉鎖タイミングでアルコール濃度推定処理を開始するようにした。燃料の給油中（給油口が開いている間）は内燃機関１０が停止され、給油口が閉じられてから暫くの間は燃料噴射停止状態となる蓋然性が高い。そのため、上述の如く給油口の閉鎖タイミングでアルコール濃度推定処理を開始することにより、燃料噴射停止状態、すなわち燃料噴射に伴う実燃圧の変化を排除した状態で実燃圧を検出し、その検出結果に基づいて燃料のアルコール濃度を算出することができる。これにより、燃料のアルコール濃度精度を一層精度よく推定することができる。

また、上述の如く給油口の閉鎖タイミングでアルコール濃度推定処理を開始することにより、内燃機関１０の始動前にアルコール濃度推定処理を実行することができる。これにより、内燃機関１０の始動前に燃料のアルコール濃度を推定し、内燃機関１０の始動直後から燃料のアルコール濃度に応じた内燃機関１０の各種制御を実施することができる。

さらに、上述の如く給油口の閉鎖タイミングでアルコール濃度推定処理を開始することにより、給油毎にアルコール濃度推定処理を実行することができる。これにより、給油毎にアルコール濃度を推定し、その推定結果をエンジンシステムの制御に効果的に反映させることができる。

燃料の粘度から燃料のアルコール濃度を推定するに際し、燃温を考慮して燃料のアルコール濃度を算出した。燃料の粘度は、燃料のアルコール濃度だけでなく、燃温によっても変化する。そのため、上述の如く燃温を考慮することにより、燃料のアルコール濃度をより一層精度よく推定することができる。

（第２実施形態）
上述の如く、燃料のアルコール濃度が高いほど燃料の粘度は大きく、燃料の粘度が大きいほどＤＣモータ２０に加わる負荷は大きくなる。また、ＤＣモータ２０に加わる負荷が大きいほど、ポンプ駆動制御信号の変化に伴って昇降するポンプ回転速度の変化率は小さく、そのポンプ回転速度の変化率が小さいほど、ポンプ駆動制御信号の変化に伴って昇降する実燃圧の変化率は小さくなる。すなわち、燃料のアルコール濃度が高いほど、ポンプ駆動制御信号の変化に伴って昇降する実燃圧の変化率は小さくなる。

この点に着目して、第２実施形態では、実燃圧の上昇率に基づいて燃料のアルコール濃度を推定する。以下、図７を参照しつつアルコール濃度推定処理について説明するが、第２実施形態の各構成要素は、アルコール濃度推定プログラムを除き、第１実施形態の対応する構成要素と実質的に同一である。また、図７に示す各ステップは、ステップＳ２０，Ｓ２１を除き、第１実施形態の対応するステップと実質的に同一である。第１実施形態の各構成要素及び各ステップと実質的に同一の構成要素及びステップには同一の符号を付して、それらの説明を省略する。

ステップＳ２０では、ＥＣＵ３１は、ステップＳ１０，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ１５の処理結果として記憶されたＮ２個の実燃圧に基づいて実燃圧の上昇率を算出する。例えば、ＥＣＵ３１は、上記実燃圧の上昇率として、Ｘ軸を時間軸としＹ軸を実燃圧とするＸＹ平面にＮ２個の実燃圧をプロットしたグラフの回帰直線についてその傾きを算出する。

続くステップＳ２１では、ＥＣＵ３１は、燃料ポンプ１４への給電量及び実燃圧の上昇率に基づいてポンプ回転速度を算出する。例えば、ＥＣＵ３１は、ステップＳ１０，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ１５の処理結果として記憶されたＮ２個の給電量に基づいて、それらの代表値（平均値や中央値や最頻値など）を算出する。そして、ＥＣＵ３１は、燃料ポンプ１４への給電量、実燃圧の上昇率及びポンプ回転速度をパラメータとするマップを参照して、ステップＳ２０において算出した実燃圧の上昇率及び上記算出した給電量の代表値からポンプ回転速度を算出する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

燃料の上昇率に基づいて燃料のアルコール濃度を推定するようにした。燃圧センサ３４は燃料の屈折率や誘電率を検出するセンサよりも概して安価であることから、エンジンシステムの製造コストの低減を図ることができる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。

・ポンプ回転速度及び燃料の粘度をエンジンシステムの制御に用いない場合には、これらを算出する処理を省略し、燃圧に基づいて燃料のアルコール濃度を直接算出するようにしてもよい。また、ポンプ回転速度及び燃料の粘度のいずれか一方をエンジンシステムの制御に用いない場合には、その一方を算出する処理を省略してもよい。

・燃圧センサ３４の検出信号に基づいて実燃圧を検出する燃圧検出処理と、その検出結果に基づいてアルコール濃度を算出するアルコール濃度算出処理とを、それぞれ異なるタイミングで実行してもよい。例えば、燃圧検出処理を内燃機関１０の始動前（停止中）に実行し、アルコール濃度算出処理を内燃機関１０の始動後（運転中）に実施してもよい。

・上記第２実施形態では、燃料ポンプ１４の始動直後に実燃圧の検出を開始し、その検出結果に基づいて燃料のアルコール濃度を推定した。すなわち、実燃圧の上昇期間（図４のタイミングｔ１１〜ｔ１３参照）の初期における上昇率に基づいて燃料のアルコール濃度を推定した。しかしながら、これに限られず、実燃圧の上昇期間の中期又は終期の上昇率に基づいて燃料のアルコール濃度を推定してもよい。ポンプ回転速度は、燃料ポンプ１４の始動から時間が経過するほど安定する。したがって、実燃圧の上昇期間の中期又は終期の上昇率に基づいて燃料のアルコール濃度を推定することにより、アルコール濃度推定処理の推定精度の向上が期待できる。

・内燃機関１０の運転中にアルコール濃度推定処理を実行してもよい。また、ポンプ回転速度が安定する前に実燃圧を検出し、その検出結果に基づいて燃料のアルコール濃度を推定してもよい。これらの場合でも、実燃圧に基づいて燃料のアルコール濃度を推定することはできる。

・プレッシャレギュレータ１７に代えて、調整圧が可変設定可能なプレッシャレギュレータを燃料排出部として採用してもよい。この場合、プレッシャレギュレータの調整圧を燃圧フィードバックの目標圧よりも低い圧力に設定することにより、燃料供給経路の燃圧を燃圧フィードバック制御の目標圧よりも低い圧力で安定させることができる。これにより、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。

特に、レギュレータ４０の調整圧をアルコール濃度推定処理の開始直前の実燃圧に設定すると、アルコール濃度推定処理の開始後の実燃圧が同推定処理の開始直前の実燃圧付近で脈動する。これにより、実燃圧の巨視的な変化（上昇）が実燃圧の微視的な脈動に与える影響を排除した上でその脈動周期を検出することができるため、アルコール濃度の推定精度の向上が期待できる。

・プレッシャレギュレータ１７に代えて、燃料の排出量を制御可能なプレッシャレギュレータを燃料排出部として採用してもよい。この場合でも、上記排出量を制御することにより、燃料供給経路の燃圧を燃圧フィードバック制御の目標圧よりも低い圧力で安定させることができる。これにより、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。

・プレッシャレギュレータ１７に代えて、燃料供給経路に接続されている燃料排出経路、例えばリターンパイプ１８内の燃料流路を開閉する開閉弁を燃料排出部として採用してもよい。この場合でも、開閉弁の開閉を制御することにより、燃料供給経路の燃圧を燃圧フィードバック制御の目標圧よりも低い圧力で安定させることができる。これにより、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。

・上記実施形態では、燃料供給経路の燃圧（実燃圧）のフィードバック制御を実施したが、実燃圧のオープンループフィードバックを実施してもよい。

・上記第２実施形態では、実燃圧の上昇率に基づいて燃料のアルコール濃度を推定した。しかしながら、これに限られず、実燃圧の下降率に基づいて燃料のアルコール濃度を推定してもよい。

第１実施形態のエンジンシステムの概略構成を示す図。 燃料ポンプのポンプ部を示す図。 燃圧フィードバック制御を説明するためのタイミングチャート。 アルコール濃度推定処理を説明するためのタイミングチャート。 アルコール濃度推定処理の流れを示すフローチャート。 第２実施形態のアルコール濃度推定処理の流れを示すフローチャート。

符号の説明

１０…内燃機関、１２…インジェクタ、１３…燃料タンク、１４…燃料ポンプ、１５…燃料供給パイプ、１６…デリバリパイプ、１７…プレッシャレギュレータ（燃料排出部）、２０…ＤＣモータ（電動機）、２１…ポンプ部、３１…ＥＣＵ（燃圧検出手段、濃度算出手段、脈動周期算出手段、変化率算出手段、排出制御手段、給油検出手段、燃温検出手段）、３４…燃圧センサ、３５…燃温センサ、３６…給油口開閉センサ。

Claims (8)

1. 電動機を動力源とし内燃機関の燃料供給経路へ燃料を送出するポンプ部を備える燃料供給装置に適用され、前記電動機の駆動を制御する燃料供給制御装置において、
   前記燃料供給経路の燃圧を検出する燃圧検出手段と、
   都度の前記電動機への駆動出力及び前記燃圧検出手段により検出された燃圧に基づいて、燃料のアルコール濃度を算出する濃度算出手段と、
   を備えていることを特徴とする燃料供給制御装置。
2. 前記燃圧検出手段により検出された燃圧に基づいて、燃圧の変化率を算出する変化率算出手段を備え、
   前記濃度算出手段は、都度の前記電動機への駆動出力及び前記変化率算出手段により算出された燃圧の変化率に基づいて、燃料のアルコール濃度を算出する請求項１に記載の燃料供給制御装置。
3. 前記ポンプ部は、複数の加圧部により燃料を断続的に前記燃料供給経路へ圧送するものであり、
   前記燃圧検出手段により検出された燃圧に基づいて、前記ポンプ部による燃料の圧送に伴って発生する燃圧脈動の周期を算出する脈動周期算出手段を備え、
   前記濃度算出手段は、都度の前記電動機への駆動出力及び前記脈動周期算出手段により算出された燃圧脈動の周期に基づいて、燃料のアルコール濃度を算出する請求項１又は２に記載の燃料供給制御装置。
4. 前記燃料供給経路の燃料を排出して燃料タンクへ戻す燃料排出部を備える燃料供給装置に適用され、
   前記燃料排出部を強制的に燃料排出状態とする排出制御手段を備え、
   前記濃度算出手段は、前記排出制御手段により前記燃料排出部が燃料排出状態とされている場合に前記燃圧検出手段により検出された燃圧に基づいて、燃料のアルコール濃度を算出する請求項３に記載の燃料供給制御装置。
5. 前記燃料供給経路の燃圧が所定の調整圧よりも高圧となる場合に燃料を排出するプレッシャレギュレータを、前記燃料排出部として備える燃料供給装置に適用され、前記燃料供給経路の燃圧を目標圧とすべく前記電動機への駆動出力を制御する燃料供給制御装置において、
   前記排出制御手段は、前記燃料排出部を強制的に燃料排出状態とすべく、前記燃圧制御の目標圧が前記プレッシャレギュレータの調整圧よりも高圧となるようにして前記燃圧制御を実施させる請求項４に記載の燃料供給制御装置。
6. 前記内燃機関の停止状態において、前記燃圧検出手段により前記燃料供給経路の燃圧を検出させ、前記濃度算出手段により燃料のアルコール濃度を算出させる請求項１から５のいずれか一項に記載の燃料供給制御装置。
7. 前記ポンプ部への供給燃料を蓄える燃料タンクに燃料が給油されたことを検出する給油検出手段を備え、
   前記給油検出手段により燃料の給油が検出される都度、前記燃圧検出手段により前記燃料供給経路の燃圧を検出させ、前記濃度算出手段により燃料のアルコール濃度を算出させる請求項１から６のいずれか一項に記載の燃料供給制御装置。
8. 前記燃料供給経路の燃温を検出する燃温検出手段を備え、
   前記濃度算出手段は、前記燃圧検出手段により検出された燃圧に加え、前記燃温検出手段により検出された燃温に基づいて、燃料のアルコール濃度を算出する請求項１から７のいずれか一項に記載の燃料供給制御装置。

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