JP2010048165A - フレキシブル燃料内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アルコール濃度の異なる燃料が給油された後における空燃比の悪化を抑制することのできるフレキシブル燃料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１１に給油操作がなされた旨検出されたときに、濃度学習処理が実行されるまでの期間はデリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌの燃料が高圧リターン通路２１を通じて燃料タンク１１に戻されることを禁止するリターン禁止処理を実行する一方で濃度学習処理が開始された後は高圧リターン通路２１を通じてデリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌの燃料が燃料タンク１１に強制的に戻されるように強制リターン処理を実行する。
【選択図】図１

Description

この発明はアルコール含有燃料を使用するフレキシブル燃料内燃機関の燃料供給装置に関する。

内燃機関のひとつとして、任意の割合でアルコールをガソリンに混合したアルコール含有燃料を使用することのできるフレキシブル燃料内燃機関が知られている（例えば特許文献１参照）。アルコールはガソリン等、通常の燃料とは炭素原子の含有量が異なるため、フレキシブル燃料内燃機関にあっては、燃料に混合されるアルコールの種類とその濃度に応じて燃料噴射量を制御する必要がある。例えば、エタノールはガソリンと比較して理論空燃比が小さいため、これを含む混合燃料を使用する場合には、ガソリンをその理論空燃比のもとで燃焼させた場合に排出される排気の酸素濃度と等しくなるように燃料噴射量を増量する必要がある。そして、こうしたアルコール濃度に基づく燃料噴射量の補正が実行されることにより、排気通路に設けられた触媒装置の浄化性能を十分に発揮させることができ、排気性状の悪化を抑制することができるようになる。このため、フレキシブル燃料内燃機関においては、排気通路に設けられた酸素濃度センサの検出値に基づいて燃料のアルコール濃度を学習するとともに、その学習値に基づいて燃料噴射量を補正するようにしている。
特開平４−１１６２３４号公報

ところで、フレキシブル燃料内燃機関では、常に一定のアルコール濃度の燃料が使用されるわけではない。すなわち、現在燃料タンクに貯留されている燃料とはアルコール濃度の異なる燃料が給油されることがある。したがって、給油操作が行われた場合には、その後の機関運転において燃料供給系のアルコール濃度が均一に混合されるまでは燃料のアルコール濃度が大きく変化するようになる。もっとも、このように燃料タンクに貯留される燃料のアルコール濃度が変化した場合でも、アルコール濃度の学習処理が完了すれば、現在の燃料のアルコール濃度に応じた燃料噴射量の補正をすることはできる。ただし、アルコール濃度学習処理は、その精度を確保するために所定実行条件が成立しなければ開始することはできない。また、こうした実行条件が成立しても、燃料供給系のアルコール濃度が均一にならなければそのアルコール濃度学習の精度を保つことができないため、同アルコール濃度学習を完了することはできない。したがって、アルコール濃度学習処理が開始された場合であってもそれが完了するまでには所定の時間を要することとなる。このため、給油操作が行われることにより燃料のアルコール濃度が変化した場合、所定期間が経過するまでは、その燃料のアルコール濃度に即した燃料噴射量の補正を行うことができず、空燃比の悪化を招くこととなっていた。

この発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アルコール濃度の異なる燃料が給油された後における空燃比の悪化を抑制することのできるフレキシブル燃料内燃機関の燃料噴射装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、インジェクタが接続されたデリバリパイプに燃料タンクの燃料を燃料ポンプによって供給するためのメイン通路と、前記デリバリパイプから前記燃料タンクに戻すリターン通路と、排気通路に設けられた酸素濃度センサの検出値に基づいて前記燃料タンクの燃料に含まれるアルコールの濃度を空燃比フィードバック制御を通じて濃度学習値として学習する濃度学習処理を実行する学習手段とを備えたフレキシブル燃料内燃機関の燃料供給装置において、前記燃料タンクに給油操作がなされたことを検出する給油操作検出手段と、前記給油操作検出手段により給油操作がなされた旨検出されたときに、前記学習手段による前記空燃比フィードバック制御が開始されるまでの期間は前記デリバリパイプの燃料が前記リターン通路を通じて前記燃料タンクに戻されることを禁止するリターン禁止処理を実行する一方で前記空燃比フィードバック制御が開始された後は前記リターン通路を通じて前記デリバリパイプの燃料が前記燃料タンクに強制的に戻されるように強制リターン処理を実行するリターン処理制御手段とを備えることを要旨としている。

同構成によれば、燃料タンクに給油操作がなされたとき、空燃比フィードバック制御が開始されるまでは、リターン禁止処理が実行されることにより、デリバリパイプの燃料がリターン通路を通じて燃料タンクに戻されることが禁止される。ここで、デリバリパイプやメイン通路には燃料のアルコール濃度についてその濃度学習処理が完了した給油操作前の燃料、すなわちアルコール濃度が既知の燃料が残留しているため、この期間はそのアルコール濃度が既知の燃料をインジェクタから噴射することができる。したがって、濃度学習処理が開始するまでの期間は、空燃比の悪化を抑制することができるようになる。

一方、空燃比フィードバック制御が開始された後は、強制リターン処理が実行されることにより、デリバリパイプの燃料がリターン通路を通じて燃料タンクに戻され、デリバリパイプ内に残留していた燃料が強制的に燃料タンクに戻されるようになる。こうした強制リターン処理を実行することにより、燃料タンク、メイン通路、リターン通路、及びデリバリパイプといった燃料供給系における燃料が強制的に循環されてその混合が促進されるようになるため、それら燃料供給系の燃料についてアルコール濃度を早期に均一化することができるようになる。したがって、給油操作によって燃料タンクに貯留される燃料のアルコール濃度が変化したときであっても、濃度学習処理が開始されてからアルコール濃度の学習値が安定するまでに要する時間、すなわち濃度学習処理を完了するまでの時間を短縮することができる。その結果、給油操作がなされた場合であっても、早期にアルコール濃度に即した態様をもって燃料を噴射することができるようになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のフレキシブル燃料内燃機関の燃料供給装置において、前記リターン処理制御手段は前記強制リターン処理の実行に際し、前記給油操作検出手段により燃料タンクに給油操作がなされたことが検出された後、前記燃料ポンプからの燃料の吐出が開始されてから前記リターン通路を通じて前記燃料タンクに戻される燃料の量を積算しその積算量が前記メイン通路、前記リターン通路、及び前記デリバリパイプに残留可能な燃料の量を所定量上回ったときに前記強制リターン処理を終了することを要旨としている。

燃料ポンプからの燃料の吐出が開始された後、その吐出量の積算値がメイン通路、リターン通路、デリバリパイプに残留可能な燃料の量を所定量上回った場合、それら燃料供給系に残留していた燃料は全て燃料タンクに戻されて同燃料タンク、メイン通路、リターン通路、及びデリバリパイプといった燃料供給系における燃料のアルコール濃度が均一になった可能性が高い。このため、上記構成では、このように燃料供給系における燃料のアルコール濃度が均一化したと想定されるときに強制リターン処理を終了するようにしている。したがって、強制リターン処理実行期間が不要に長くなることを回避することができ、同処理を適切な期間をもって実行することができるようになる。なお、リターン通路を通じて時間当たりに燃料タンクに戻される燃料の量については、燃料ポンプの吐出能力及びメイン通路、デリバリパイプ、及びリターン通路の流路抵抗等に基づき計算又は実験等を通じて予め求めることができるため、その時間当たりに流れる燃料量を周期的に積算することにより、その積算値を算出することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のフレキシブル燃料内燃機関の燃料供給装置において、前記学習手段は前記強制リターン処理が終了したことを条件として前記濃度学習処理を完了することを要旨としている。

上述したように、リターン処理制御手段による強制リターン処理が終了した場合には燃料供給系における燃料のアルコール濃度は均一化していると想定される。換言すればこの強制リターン処理が終了していない場合には、燃料供給系における燃料のアルコール濃度が不均一であるため、これを学習したとしてもその後、燃料が更に混合されることによってアルコール濃度が変化する可能性が否定できない。この点、上記構成によれば、強制リターン処理が終了したことを条件として濃度学習処理を完了するようにしているため、高い学習精度をもって濃度学習処理を行うことができるようになる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のフレキシブル燃料内燃機関の燃料供給装置において、前記リターン通路は前記デリバリパイプの燃料圧力を高圧に調整する高圧用調圧弁が設けられた高圧リターン通路であり、前記リターン処理制御手段は、前記メイン通路に接続されて前記高圧用調圧弁よりもその開弁圧が低い低圧用調圧弁が設けられた低圧リターン通路と、前記メイン通路から前記低圧リターン通路に燃料が流入可能な状態と流入不能な状態とを切り替える切替弁とを備え、前記リターン禁止処理に際して前記切替弁を開弁駆動して前記低圧リターン通路を開放する一方、前記強制リターン処理の実行に際して前記切替弁を閉弁駆動して低圧リターン通路を閉鎖することを要旨としている。

同構成によれば、リターン処理制御手段は、リターン禁止処理に際して切替弁を開弁駆動して低圧リターン通路を開放するため、メイン通路及びデリバリパイプにおける燃料圧力は低圧用調圧弁の開弁圧と等しい圧力になる。したがって、高圧リターン通路の高圧用調圧弁は閉弁状態に維持されるため、デリバリパイプから高圧リターン通路に燃料が導入されることはない。すなわち、高圧リターン通路を通じてデリバリパイプから燃料タンクに燃料が戻されることはない。その結果、燃料の混合を抑制してメイン通路及びデリバリパイプに残留しているアルコール濃度が既知の燃料を用いて燃料噴射を実行することができ、空燃比の悪化を抑制することができる。

一方、リターン処理制御手段は、強制リターン処理の実行に際して切替弁を閉弁駆動して低圧リターン通路を閉鎖するため、メイン通路及びデリバリパイプにおける燃料圧力は高圧用調圧弁の開弁圧よりも高い圧力になる。したがって、高圧リターン通路の高圧用調圧弁は開弁状態に維持されるため、デリバリパイプから高圧リターン通路に燃料が導入されるようになる。その結果、燃料タンク、メイン通路、リターン通路、及びデリバリパイプといった燃料供給系における燃料が強制的に循環されてその混合が促進されるようになるため、それら燃料供給系の燃料についてアルコール濃度を早期に均一化することができるようになる。したがって、空燃比フィードバック制御を通じて濃度学習処理が開始されてからアルコール濃度の学習値が安定するまでに要する時間、すなわち濃度学習処理を完了するまでの時間を短縮することができ、早期にアルコール濃度に即した態様をもって燃料を噴射することができるようになる。

以下、本発明の一実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
《全体構成》
図１は、Ｖ型の気筒配列を有した８気筒の車載内燃機関、及びその燃料供給装置の概略構成を示している。同図１に示されるように、内燃機関にはその左右バンクに対応する一対のデリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌがそれぞれ設けられるとともに、それらデリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌには各気筒に対応して４つのインジェクタ１５がそれぞれ接続されている。なお、この内燃機関は、いわゆるフレキシブル燃料内燃機関であり、ガソリンにアルコール、具体的にはエタノールが混合された混合燃料を燃料として運転することができる。ちなみに、混合燃料のアルコール濃度は、それまでの給油操作履歴、換言すれば燃料タンク１１に残存する燃料のアルコール濃度に応じてその都度異なるものとなる。具体的にその濃度は、０％（ガソリンのみ）〜８５％の範囲内で変化する。

燃料タンク１１の内部に設けられた燃料ポンプ１２は、メイン通路１３によって一方のデリバリパイプ１４Ｒと接続されている。また、この一方のデリバリパイプ１４Ｒと連通路１６によって接続される他方のデリバリパイプ１４Ｌには、各デリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌ内の燃料圧力、すなわち燃料噴射圧Ｐを高圧に調整するための高圧調圧弁２２が設けられるとともに、同高圧調圧弁２２を介して高圧リターン通路２１が接続されている。この高圧リターン通路２１は燃料タンク１１に接続されている。

また、メイン通路１３には、燃料タンク１１の近傍に位置する部分に低圧リターン通路３１が接続されている。この低圧リターン通路３１には、各デリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌ内の燃料圧力を低圧にするための低圧調圧弁３２が設けられている。この低圧調圧弁３２の開弁圧ＰＬは高圧調圧弁２２の開弁圧ＰＨよりも低く設定されている。また、この低圧リターン通路３１には燃圧切替弁３３が設けられている。この燃圧切替弁３３の弁位置に応じて、メイン通路１３の燃料が低圧リターン通路３１に流入可能な状態と流入不能な状態とが切り替えられる。

すなわち、この燃圧切替弁３３が閉弁状態になると、メイン通路１３から低圧リターン通路３１に燃料が流入することができなくなるため、燃料ポンプ１２からメイン通路１３に吐出された燃料は全て各デリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌに圧送されるようになる。そして、デリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌ内の燃料圧力が高圧調圧弁２２の開弁圧ＰＨより高くなると、同高圧調圧弁２２が開弁して燃料が高圧リターン通路２１を通じて燃料タンク１１に戻されるようになる。その結果、燃料噴射圧Ｐは高圧調圧弁２２の開弁圧ＰＨと略同じ圧力に維持されることとなる。

一方、燃圧切替弁３３が開弁状態になると、メイン通路１３から低圧リターン通路３１に燃料が流入するようになる。そして、各デリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌ内の燃料圧力が上昇して高圧調圧弁２２が開弁する前に低圧調圧弁３２が開弁し、燃料の一部はデリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌに圧送されることなく、低圧リターン通路３１を通じて燃料タンク１１に戻されるようになる。その結果、燃料噴射圧Ｐは低圧調圧弁３２の開弁圧ＰＬと略同じ圧力に維持されることとなる。

このように、本実施の形態に係る燃料供給装置では、燃圧切替弁３３の弁位置を切り替えることにより燃料噴射圧Ｐを異なる圧力に変更することができる。そして基本的に、高負荷時においては、燃圧切替弁３３は閉弁状態となるように駆動され、相対的に高い燃料噴射圧Ｐ（＝ＰＨ）をもって燃料噴射が実行される。これは、高負荷時のときには、多量の燃料を噴射する必要があるためである。また、燃料にアルコールが含有されている場合においても、アルコールはその燃焼熱量がガソリンよりも小さいため、多くの燃料を噴射することが必要とされるようになる。したがってこの場合も、燃圧切替弁３３は閉弁状態となるように駆動され、相対的に高い燃料噴射圧Ｐ（＝ＰＨ）をもって燃料噴射が実行される。一方、低負荷時や燃料のアルコール濃度が低い場合には、燃圧切替弁３３は開弁状態となるように駆動され、相対的に低い燃料噴射圧Ｐ（＝ＰＬ）を持って燃料噴射が実行される。

また、この内燃機関には、その機関運転状態を含め種々の情報を検出するための各種センサが設けられている。例えば、クランクシャフト（図示略）の近傍には、その回転速度、すなわち機関回転速度ＮＥを検出するための機関回転速度センサ４２が設けられている。吸気管（図示略）には吸入空気量ＧＡを検出する吸入空気量センサ４３が設けられている。また、排気管１７には三元触媒１８が設けられるとともに、その上流側には酸素濃度センサ４４が設けられている。この酸素濃度センサ４４は排気管１７内の排気に含まれる酸素濃度ＤＯに応じて連続的に変化する信号を出力する。なお、この酸素濃度センサ４４は、その素子温度が所定の活性化温度以下であるときには高い精度を持って酸素濃度ＤＯを検出することができない。このため、酸素濃度センサ４４には、排気温度や外気温が低いときに素子を加熱して素子温度を活性化温度にまで上昇させるためのヒータ（図示略）が内蔵されている。さらに、シリンダブロックのウォータジャケット（図示略）には機関冷却水温ＴＨＷを検出するための冷却水温センサ４５が設けられている。なお、この機関冷却水温ＴＨＷは機関温度や燃料温度と相関があるため、それらの代替値として用いられる。また、デリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌの一方のデリバリパイプ１４Ｌには燃料圧力（燃料噴射圧Ｐ）を検出する燃圧センサ４６が設けられている。その他、燃料タンク１１には、その内部に貯留されている燃料量ＦＬを検出する燃料量センサ４７が設けられている。

こうした各種センサ４２〜４７の検出信号はいずれも内燃機関の電子制御装置４１に取り込まれる。この電子制御装置４１は、各種制御プログラムや演算用マップ、各種制御の実行に際して算出されるデータ等を記憶保持する記憶部４１ａを備えている。電子制御装置４１は、これらセンサ４２〜４７を含めた各種センサの検出信号に基づいてインジェクタ１５、燃圧切替弁３３等を駆動することにより、燃料噴射量や燃料噴射圧、燃料の循環態様等々、燃料噴射にかかる制御を実行する。

《燃料噴射制御》
まず、インジェクタの燃料噴射に際して実行される空燃比フィードバック補正について図２のフローチャートを参照して説明する。なお、このフローチャートに示す一連の処理は、電子制御装置４１によって所定の周期をもって繰り返し実行される。

同図２に示されるように、この一連の処理ではまず、機関回転速度ＮＥと同機関回転速度ＮＥ及び吸入空気量ＧＡから算出される機関負荷とに基づいて基本燃料噴射量ＱＢＡＳＥが算出される（ステップＳ２００）。

次に、酸素濃度センサ４４により排気の酸素濃度ＤＯが検出可能か否かが判断される（ステップＳ２０１）。上述したように、酸素濃度センサ４４はその素子温度が所定の活性化温度以下であるときには高い精度をもって酸素濃度ＤＯを検出することができないため、ここでは酸素濃度センサ４４の素子温度が所定の活性化温度以上である場合に、酸素濃度センサ４４による酸素濃度ＤＯの検出が可能である旨判断される。なお、冷間始動の場合、機関始動から酸素濃度センサ４４の素子温度がそのヒータによる加熱と機関燃焼を通じて排出される排気の熱とによって所定の活性化温度に達するまでには、通常、所定の期間が必要となる。

そして、酸素濃度が検出可能である旨判断された場合には（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、酸素濃度センサ４４によって検出された値に基づいて空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦが算出される。この空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦは、ガソリンをその理論空燃比のもとで燃焼させた場合に排出される排気の酸素濃度ＤＯ１と実際の排気の酸素濃度ＤＯとの一時的な乖離を補償するためのものである。具体的には、燃料を理論空燃比のもとで燃焼させた場合に排出される排気の酸素濃度ＤＯ１よりも実際の排気の酸素濃度ＤＯが低い場合、すなわち、空燃比がリッチである場合には空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦはその基準値「１．０」よりも小さい値に変更される。その結果、燃料噴射量が減量されることとなる。一方、燃料を理論空燃比のもとで燃焼させた場合に排出される排気の酸素濃度ＤＯ１よりも実際の排気の酸素濃度ＤＯが高い場合、すなわち、空燃比がリーンである場合には空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦはその基準値「１．０」よりも大きい値に変更される。その結果、燃料噴射量が増量されることとなる。

こうして空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦが算出されると（ステップＳ２０３）、次に空燃比学習の実行条件が成立しているか否かが判断される（ステップＳ２０４）。この実行条件として例えば、車両の加速や減速が行われておらず内燃機関が定常運転状態であること、フィードバック補正係数ＦＡＦから「１．０」を減じた値の絶対値が所定値より大きい状態が所定の期間継続していること等が挙げられる。

ここで、空燃比学習の実行条件が成立していると判断された場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、予め設定された所定期間における空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶＥが算出される（ステップＳ２０５）。

そして、この空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶＥから「１．０」を減算した値を現在の空燃比学習値ＫＧに加算した値が新たな空燃比学習値ＫＧとして算出される（ステップＳ２０６）。このようにして算出された空燃比学習値ＫＧは記憶部４１ａのバックアップＲＡＭに記憶される。なお、こうした空燃比学習値ＫＧの更新に伴い、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦはその初期値である「１．０」に再設定される。

次に、空燃比学習値ＫＧ及び後述するアルコールの濃度学習値ＫＡＬＣが記憶部４１ａのバックアップＲＡＭから読み込まれる（ステップＳ２０７）。
一方、酸素濃度センサ４４により排気の酸素濃度ＤＯを検出することができない旨判断された場合は（ステップＳ２０１：ＮＯ）、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦが「１．０」に設定され（ステップＳ２０２）、空燃比学習値ＫＧ及び濃度学習値ＫＡＬＣが読み込まれる（ステップＳ２０７）。また、空燃比学習の実行条件が成立していない旨判断された場合にも（ステップＳ２０４：ＮＯ）、空燃比学習値ＫＧ及び濃度学習値ＫＡＬＣが読み込まれる（ステップＳ２０７）。

そして、この二つの学習値ＫＧ，ＫＡＬＣと空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦとが加算され、その加算値と基本燃料噴射量ＱＢＡＳＥとの積算値が最終燃料噴射量ＱＦＩＮとして算出される（ステップＳ２０８）。

このようにして最終燃料噴射量ＱＦＩＮが算出されると、この一連の処理は一旦終了される。
この燃料噴射量算出処理を通じて算出される最終燃料噴射量ＱＦＩＮと燃圧センサ４６により検出される燃料噴射圧Ｐとに基づいて燃料噴射時間ＴＡＵ、すなわちインジェクタ１５の開弁時間が算出される。そして、電子制御装置４１はこの燃料噴射時間ＴＡＵに基づいてインジェクタ１５を開弁駆動する。その結果、最終燃料噴射量ＱＦＩＮに相当する量の燃料がインジェクタ１５から噴射されることとなる。
《アルコール濃度学習》
上述のように、本実施形態にかかるフレキシブル燃料内燃機関にあっては、ガソリンよりも理論空燃比が小さいアルコールを含む混合燃料を使用しているため、ガソリンを理論空燃比のもとで燃焼させた場合に排出される排気の酸素濃度ＤＯ１と等しくなるように、燃料噴射量を増量補正する必要がある。そして、こうした燃料噴射量の補正が実行されることにより、排気通路に設けられた触媒装置の浄化性能を十分に発揮させることができ、排気性状の悪化を抑制することができるようになる。従って、本実施形態の燃料供給装置が実行する燃料噴射制御においては、排気通路に設けられた酸素濃度センサ４４の検出値に基づいて燃料のアルコール濃度を推定してこれを学習するとともに、その学習値に基づいて燃料噴射量を補正するようにしている。

以下、このアルコール濃度学習処理について図３を参照して説明する。
図３はアルコール濃度学習処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示す一連の処理は、電子制御装置４１によって所定の周期をもって繰り返し実行される。なお、このアルコール濃度学習処理の実行中は、燃料噴射量算出処理における空燃比の学習処理（ステップＳ２０３〜ステップＳ２０７）の実行が禁止される。

同図３に示されるように、この一連の処理ではまず、給油操作が行われた後、アルコール濃度ＡＬＣの学習が未だ完了していないか否かが判断される（ステップＳ３００）。具体的にここでは、給油操作履歴フラグＸＦが「ＯＮ」に設定されている場合に、給油操作後、未だアルコール濃度ＡＬＣの学習が完了していない旨判断される。この給油操作履歴フラグＸＦは、燃料量センサ４７により検出される燃料タンク１１の燃料量ＦＬが所定量以上増加した場合に「ＯＮ」に設定される。

そしてここで、給油操作履歴フラグＸＦが「ＯＦＦ」である旨判断されると（ステップＳ３００：ＮＯ）、この一連の処理は一旦終了される。
これに対して、給油操作が行われた旨判断されると（ステップＳ３００：ＹＥＳ）、次にアルコール濃度学習の実行条件が成立しているか否かが判断される（ステップＳ３０１）。ここで、以下の条件（１）及び条件（２）が成立したときに、アルコール濃度学習の実行条件が成立した旨判断される。

（条件１）酸素濃度センサ４４が活性化している。
（条件２）空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦの絶対値≠１．０。

ここでアルコール濃度学習の実行条件が成立していないと判断された場合（ステップＳ３０１：ＮＯ）、この一連の処理は一旦終了される。

一方、アルコール濃度学習の実行条件が成立していると判断された場合（ステップＳ３０１：ＹＥＳ）、酸素濃度センサ４４の検出結果に基づき空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦが算出され、この値と空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦの初期値（＝１．０）との偏差ΔＦＡＦが算出される。そして、この偏差ΔＦＡＦに基づいて燃料のアルコール濃度偏差ΔＡＬＣが推定され、更にアルコール濃度偏差ΔＡＬＣに基づいて、アルコール濃度ＡＬＣが算出される（ステップＳ３０２）。

図４（ａ）に示すように、給油直後における機関始動の場合、給油後に算出される空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦと、その初期値（＝１．０）の偏差ΔＦＡＦはアルコールの濃度変化に応じて異なるものとなる。したがって、この空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦの偏差ΔＦＡＦに基づいて燃料のアルコール濃度偏差ΔＡＬＣを推定することができる。そして、以下の演算式（１）に基づいてアルコール濃度ＡＬＣが算出される。

ＡＬＣ ← ＡＬＣ＋ΔＡＬＣ …（１）

その後、図４（ｂ）に示される演算用マップを通じてアルコール濃度ＡＬＣに応じた濃度学習値ＫＡＬＣが算出される（ステップＳ３０３）。なお、これら演算用マップは実験等を通じて得られた結果に基づいて予め作成されたものであり、記憶部４１ａのＲＯＭに記憶されている。また、このようにして算出された濃度学習値ＫＡＬＣは記憶部４１ａのバックアップＲＡＭに記憶される。

このように濃度学習値ＫＡＬＣが算出されると、この一連の処理は一旦終了される。
《リターン処理制御》
上述したように、このようなアルコール濃度学習を実行するフレキシブル燃料内燃機関にあっては、所定の実行条件が成立しなければ同アルコール濃度学習を開始することはできない。また、こうした実行条件が成立しても、燃料供給系のアルコール濃度が均一にならなければ、その精度を保つことができないためアルコール濃度学習を完了することはできない。したがって、給油操作が行われた場合は、アルコール濃度学習が完了するまでに所定の時間を要することとなる。このため、給油操作が行われることにより燃料のアルコール濃度が変化した場合は所定期間が経過するまでは、その燃料のアルコール濃度に即した燃料噴射量の補正を行うことが困難であり、空燃比の悪化を招くこととなる。

そこで、本実施形態にかかる燃料供給装置では、給油操作がなされた後、空燃比フィードバック制御を通じてアルコール濃度学習処理が開始されるまでは、燃圧切替弁３３を開弁状態に維持することにより、デリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌ内の燃料が高圧リターン通路２１を通じて燃料タンク１１に戻されることを禁止するようにしている。一方、空燃比フィードバック制御を通じてアルコール濃度学習処理が開始された後は、燃圧切替弁３３を閉弁状態に維持することにより、デリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌ内に残留していた燃料が高圧リターン通路２１を通じて強制的に燃料タンク１１に戻されるようにし、燃料供給系における燃料の混合を促進するようにしている。そして、高圧リターン通路２１を通じて燃料タンク１１に戻される燃料の積算量が所定量を超えた場合には、こうした燃料の強制的な循環を停止するとともに、アルコール濃度学習を完了するようにしている。

以下、給油操作後に行われる燃圧切替弁３３の開閉駆動処理について図５及び図６を参照して説明する。
同図５は燃圧切替弁３３の開閉駆動処理についてその手順を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示す一連の処理は、電子制御装置４１によって所定の周期をもって繰り返し実行される。

同図５に示されるように、まず燃料の給油操作がなされたか否かが判断される（ステップＳ５０２）。この判断処理では、燃料タンク１１の燃料量センサ４７によって検出された燃料量ＦＬが機関停止直前に検出された前回量と比較して所定量以上増加した場合に給油操作が行われた旨判断される。

ここで、給油操作がなされた旨判断された場合には（ステップＳ５０２：ＹＥＳ）、給油操作履歴フラグＸＦが「ＯＮ」にセットされ（ステップＳ５０３）、次に給油操作履歴フラグＸＦが「ＯＮ」であるか否かが判断される（ステップＳ５０４）。

これに対して、給油操作がなされていない旨判断された場合には（ステップＳ５０２：ＮＯ）、次に、給油操作履歴フラグＸＦが「ＯＮ」であるか否かが判断される（ステップＳ５０４）。

ここで、給油操作履歴フラグＸＦが「ＯＦＦ」である旨判断されると（ステップＳ５０４：ＮＯ）、通常の燃料噴射圧Ｐの制御が実行される。具体的には、上述したように高負荷時や燃料のアルコール濃度が高い場合には、燃圧切替弁３３が閉弁駆動され、これ以外の場合には開弁駆動される（ステップＳ５０９）。そして、この一連の操作は一旦終了される。

これに対して、給油操作履歴フラグＸＦが「ＯＮ」である旨判断されると（ステップＳ５０４：ＹＥＳ）、次に空燃比フィードバック制御が開始されているか否かが判断される（ステップＳ５０５）。なお、空燃比フィードバック制御は、これに使用される酸素濃度センサ４４の素子温度が所定の活性化温度以上であることを条件に実行される。

この処理を通じて空燃比フィードバック制御が未だ実行されていない旨判断された場合には（ステップＳ５０５：ＮＯ）、燃圧切替弁３３が開弁駆動される（ステップＳ５０７）。すなわち、デリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌ内の燃料が高圧リターン通路２１を通って燃料タンク１１に戻されるリターン処理が禁止される。

ちなみにこの場合、濃度学習値ＫＡＬＣは給油操作前の学習値ＫＡＬＣに設定される。給油操作によりアルコール濃度の異なる燃料が燃料タンク１１に注入されたとしても、リターン処理が禁止されることにより、メイン通路１３及びデリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌ内にはアルコール濃度が既知の燃料が残留したままになっている。したがって、その後、燃料供給系において燃料の混合が進み、燃料噴射量積算値の増大に伴って噴射燃料のアルコール濃度が徐々に変化するものの、その初期の段階では濃度学習値ＫＡＬＣを給油操作前の学習値ＫＡＬＣによって近似することができ、これにより空燃比の悪化を抑えることができることとなる。このようにして燃圧切替弁３３が開弁駆動され、濃度学習値ＫＡＬＣの設定が実行されると、この一連の処理は一旦終了される。

一方、空燃比フィードバック制御が実行されている旨判断された場合には（ステップＳ５０５：ＹＥＳ）、デリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌから高圧リターン通路２１を通じて燃料タンク１１に戻される燃料の流量積算量ΣＱＦＶが（残留燃料量ＱＴＨ＋所定量α）未満であるか否かが判断される（ステップＳ５０６）。具体的にはまず、以下の演算式（２）を通じて、単位時間当たりに高圧リターン通路２１を流れる燃料の流量ＦＶの積算量ΣＱＦＶが算出される。なお、この流量ＦＶは燃料ポンプ１２の吐出能力、メイン通路１３、デリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌ、高圧リターン通路２１の流路抵抗等に基づき求めることができる。

ΣＱＦＶ ← ΣＱＦＶ＋ＦＶ …（２）

次に、この演算式（２）により算出される流量積算量ΣＱＦＶが機関停止時にメイン通路１３、デリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌ、及び高圧リターン通路２１に残留可能な残留燃料量ＱＴＨを所定量α以上であるか否かが判断される（ステップＳ５０６）。ここで、所定量αとは、燃料給油操作が検出された後（ステップＳ５０２）、空燃比フィードバック制御が開始されるまでに、インジェクタ１５から噴射されると想定される燃料の最大量と、これにある程度の余裕代を加算した値である。

ΣＱＦＶ ＞ ＱＴＨ＋α …（３）

この演算式（３）を通じて、流量積算量ΣＱＦＶと残留燃料量ＱＴＨに所定量αを加算した値が比較される（ステップＳ５０６）。

そして、流量積算量ΣＱＦＶが（残留燃料量ＱＴＨ＋所定量α）以上である旨判断された場合には（ステップＳ５０６：ＹＥＳ）、この一連の処理は一旦終了される。
一方、流量積算量ΣＱＦＶが（残留燃料量ＱＴＨ＋所定量α）未満である旨判断された場合には（ステップＳ５０６：ＹＥＳ）、燃圧切替弁３３を閉弁駆動され（ステップＳ５０８）、流量積算量ΣＱＦＶが（残留燃料量ＱＴＨ＋所定量α）以上になるまで、演算式（２）による流量積算量ΣＱＦＶの算出が繰り返されることとなる。そして、流量積算量ΣＱＦＶが（残留燃料量ＱＴＨ＋所定量α）以上になった場合には、給油操作履歴フラグＸＦが「ＯＦＦ」にセットされ（ステップＳ５１０）、ステップＳ５０９の処理に移行し、アルコール濃度に基づいて燃圧切替弁３３を開閉制御する。

図６は、図５のフローチャートに示される燃圧切替弁３３の開閉駆動処理が実行された場合について、（ａ）給油操作の有無、（ｂ）給油操作履歴フラグＸＦの状態、（ｃ）燃圧切替弁３３の開閉状態、（ｄ）高圧リターン通路２１の燃料流量、（ｅ）高圧リターン通路２１の燃料流量積算値、（ｆ）デリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌのアルコール濃度平均値の推移を示している。なお、図６（ｆ）には、燃圧切替弁３３を開弁状態のまま維持して高圧リターン通路２１を通じて燃料を燃料タンク１１に戻さない場合のデリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌのアルコール濃度平均値を二点鎖線で示している。ちなみに、図６は燃料タンク１１内に残存する燃料のアルコール濃度ＡＬＣよりも新しく給油される燃料のアルコール濃度ＡＬＣの方が高い場合における変化例である。

図６に示されるように、機関停止中に給油操作が行われると燃料タンク１１内の燃料貯留量が増加する。このため、給油操作履歴フラグＸＦが「ＯＮ」に設定される（タイミングｔ１）。なお、燃圧切替弁３３は空燃比フィードバック制御が開始されるまでは開弁状態に維持される。給油操作から空燃比フィードバック制御が開始されるまでの間はデリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌからの燃料噴射に伴い、燃料タンク１１からメイン通路１３を通じて給油操作後の燃料が供給されるため、デリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌ内のアルコール濃度平均値は微増する（タイミングｔ１〜ｔ２）。しかし、アルコール濃度平均値の上昇は極めて小さいため、濃度学習値ＫＡＬＣに代えて給油操作前に得られた学習値ＫＡＬＣとして燃料噴射を実行しても空燃比の悪化は最小限に抑えられる。次に、機関温度が上昇し、酸素濃度センサ４４も活性化されることによって実行条件が成立し、空燃比フィードバック制御が開始される。空燃比フィードバック制御が開始されると、その後、燃圧切替弁３３は閉弁状態が維持される（タイミングｔ２）。その結果、高圧リターン通路２１を通じてデリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌ内の燃料が燃料タンク１１に戻されるため、燃料の混合が促進されてデリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌ内のアルコール濃度平均値は急増する（タイミングｔ２〜ｔ３）。その後、流量積算量ΣＱＦＶが残留燃料量ＱＴＨ＋所定量αを上回ると、デリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌ内のアルコール濃度平均値は所定値に収束する。そして、このような状況に移行したことを条件に、アコール濃度学習を完了し、給油操作履歴フラグＸＦは「ＯＦＦ」に設定される（タイミングｔ３）。

以上説明した本実施形態におけるフレキシブル燃料内燃機関の燃料供給装置によれば、以下に列挙する効果を奏することができる。
（１）燃料タンク１１に給油操作がなされたとき、アルコール濃度学習が開始されるまでは、デリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌ内の燃料が高圧リターン通路２１を通じて燃料タンク１１に戻されることが禁止される。ここで、デリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌやメイン通路１３には燃料のアルコール濃度学習が完了した給油操作前の燃料、すなわちアルコール濃度が既知の燃料が残留しているため、この期間はそのアルコール濃度が既知の燃料をインジェクタ１５から噴射することができる。したがって、アルコール濃度学習が開始するまでの期間は、空燃比の悪化を抑制することができるようになる。一方、アルコール濃度学習が開始された後は、燃圧切替弁３３を閉弁状態に維持することにより、デリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌ内に残存していた燃料が高圧リターン通路２１を通じて強制的に燃料タンク１１に戻されるようになる。このようにデリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌ内に残存していた燃料を強制的に燃料タンク１１に戻すことにより、燃料タンク１１、メイン通路１３、高圧リターン通路２１、及びデリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌといった燃料供給系における燃料が強制的に循環されてその混合が促進されるようになる。そのため、それら燃料供給系の燃料についてアルコール濃度を早期に均一化することができるようになる。したがって、給油操作によって燃料タンク１１に貯留される燃料のアルコール濃度が変化したときであっても、アルコール濃度学習が開始されてからアルコール濃度の学習値が安定するまでに要する時間を短縮することができる。その結果、給油操作がなされた場合であっても、早期にアルコール濃度に即した態様をもって燃料を噴射することができるようになる。

（２）燃料ポンプ１２からの燃料の吐出が開始された後、デリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌから高圧リターン通路２１を通じて燃料タンク１１に戻される燃料の流量積算量ΣＱＦＶが残留燃料量ＱＴＨを所定量α上回った場合、それら燃料供給系に残留していた燃料は全て燃料タンク１１に戻されたことにより、それら燃料供給系の燃料のアルコール濃度は均一になった可能性が高い。このため、同構成では、燃料の流量積算量ΣＱＦＶが残留燃料量ＱＴＨを所定量α上回った場合は、こうした燃料の強制的な循環を停止するとともに、アルコール濃度学習を完了するようにしている。したがって、燃料の強制的な循環を行う期間が不要に長くならないよう適切な期間をもって実行することができるようになる。

（３）デリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌに残存していた燃料が高圧リターン通路２１を通じて強制的に燃料タンク１１に戻されている期間は、燃料供給系における燃料のアルコール濃度が不均一である。そのため、この期間にアルコール濃度を学習したとしてもその後の燃料の混合によって更に変化する可能性が否定できない。この点、同構成によれば、燃料供給系のアルコール濃度が均一である可能性が高くなったことを条件としてアルコール濃度学習を完了するようにしているため、アルコール濃度学習における学習精度の低下を回避することができるようになる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態においては、燃料タンク１１の燃料量センサ４７によって検出された燃料量が前回検出された量と比較して所定量以上増加している場合に、機関停止中に給油操作がなされた旨判断するようにしている。これに限らず、給油口の蓋の開閉操作を検出する検出手段を設け、同蓋の開閉に基づいて給油操作の有無を判断してもよい。また給油ガンを給油口に差し込む操作を検出する手段を設け、その差込の有無に基づいて給油操作の有無を判断してもよい。同構成によっても、上記実施形態に準じた作用効果を奏することができるようになる。

・ガソリンに混合させるアルコールはエタノールに限らず、メタノールやイソプロピルアルコール等であってもよい。同構成によっても、上記実施形態に準じた作用効果を奏することができるようになる。

・給油操作を検出した後、空燃比フィードバック制御が開始されるまでの期間は、低圧リターン通路３１に備えられた燃圧切替弁３３を閉じることによって高圧リターン通路２１を通じてデリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌの燃料が燃料タンク１１に戻されることを制限するようにしている。これに限らず、燃料ポンプ１２の吐出量を給油操作がなされなかった場合と比較して小さくすることによってデリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌの燃料が燃料タンク１１に戻されることを制限するようにしてもよい。同構成によっても、上記実施形態に準じた作用効果を奏することができるようになる。

・上記実施形態では、低圧リターン通路３１に備えられた燃圧切替弁３３を閉弁駆動し、高圧リターン通路２１を通じてデリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌの燃料が燃料タンク１１に戻されるようにすることで、燃料の混合を促進するようにしている。これに限らず、燃料ポンプ１２の吐出量を大きく設定することによってデリバリパイプ１４Ｒ、１４Ｌの燃料が燃料タンク１１に戻されることを促進するように制御してもよい。同構成によっても、上記実施形態に準じた作用効果を奏することができるようになる。

・燃圧切替弁３３を閉じる制御を行うまでの期間を給油操作検出時から空燃比フィードバック制御開始時までとしているが、給油操作検出時から予め設定された一定の期間としてもよい。同構成によっても、上記（１）に準じた効果を奏することができるようになる。

・上記実施形態では、高圧リターン通路２１を通じて燃料タンク１１に戻される燃料の量を積算した積算値に基づいて、燃圧切替弁３３の開閉制御を行っている。これに限らず、高圧リターン通路２１を通じて燃料タンク１１に戻される燃料の流量、もしくはメイン通路１３を通じてデリバリパイプ１４Ｒ，１４Ｌに運ばれる燃料の流量を直接測定するようにしてもよい。同構成によっても、上記実施形態に準じた作用効果を奏することができるようになる。

本発明の一実施形態における燃料供給装置を示す概略構成図。 実施形態における燃料噴射量算出の処理手順を示すフローチャート。 実施形態における燃料のアルコール濃度学習の処理手順を示すフローチャート。 （ａ）空燃比フィードバック補正係数の変化量と燃料のアルコール濃度の変化量との関係を示すグラフ。（ｂ）燃料のアルコール濃度と濃度学習値との関係を示すグラフ。 実施形態における燃圧切替弁駆動制御の処理手順を示すフローチャート。 燃圧切替弁駆動態様の一例を示すタイミングチャート。

符号の説明

１１…燃料タンク、１２…燃料ポンプ、１３…メイン通路、１４…デリバリパイプ、１５…インジェクタ、１６…連通路、１７…排気管、１８…三元触媒、２１…高圧リターン通路、２２…高圧調圧弁、３１…低圧リターン通路、３２…低圧調圧弁、３３…燃圧切替弁、４１…電子制御装置、４１ａ…記憶部、４２…機関回転速度センサ、４３…吸入空気量センサ、４４…酸素濃度センサ、４５…冷却水温センサ、４６…燃圧センサ、４７…燃料量センサ。

Claims (4)

1. インジェクタが接続されたデリバリパイプに燃料タンクの燃料を燃料ポンプによって供給するためのメイン通路と、前記デリバリパイプから前記燃料タンクに戻すリターン通路と、排気通路に設けられた酸素濃度センサの検出値に基づいて前記燃料タンクの燃料に含まれるアルコールの濃度を空燃比フィードバック制御を通じて濃度学習値として学習する濃度学習処理を実行する学習手段とを備えた
   フレキシブル燃料内燃機関の燃料供給装置において、
   前記燃料タンクに給油操作がなされたことを検出する給油操作検出手段と、
   前記給油操作検出手段により給油操作がなされた旨検出されたときに、前記学習手段による前記空燃比フィードバック制御が開始されるまでの期間は前記デリバリパイプの燃料が前記リターン通路を通じて前記燃料タンクに戻されることを禁止するリターン禁止処理を実行する一方で前記空燃比フィードバック制御が開始された後は前記リターン通路を通じて前記デリバリパイプの燃料が前記燃料タンクに強制的に戻されるように強制リターン処理を実行するリターン処理制御手段とを備える
   ことを特徴とするフレキシブル燃料内燃機関の燃料供給装置。
2. 請求項１に記載のフレキシブル燃料内燃機関の燃料供給装置において、
   前記リターン処理制御手段は前記強制リターン処理の実行に際し、前記給油操作検出手段により燃料タンクに給油操作がなされたことが検出された後、前記燃料ポンプからの燃料の吐出が開始されてから前記リターン通路を通じて前記燃料タンクに戻される燃料の量を積算しその積算量が前記メイン通路、前記リターン通路、及び前記デリバリパイプに残留可能な燃料の量を所定量上回ったときに前記強制リターン処理を終了する
   ことを特徴とするフレキシブル燃料内燃機関の燃料供給装置。
3. 請求項２に記載のフレキシブル燃料内燃機関の燃料供給装置において、
   前記学習手段は前記強制リターン処理が終了したことを条件として前記濃度学習処理を完了する
   ことを特徴とするフレキシブル燃料内燃機関の燃料供給装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のフレキシブル燃料内燃機関の燃料供給装置において、
   前記リターン通路は前記デリバリパイプの燃料圧力を高圧に調整する高圧用調圧弁が設けられた高圧リターン通路であり、
   前記リターン処理制御手段は、前記メイン通路に接続されて前記高圧用調圧弁よりもその開弁圧が低い低圧用調圧弁が設けられた低圧リターン通路と、前記メイン通路から前記低圧リターン通路に燃料が流入可能な状態と流入不能な状態とを切り替える切替弁とを備え、前記リターン禁止処理に際して前記切替弁を開弁駆動して前記低圧リターン通路を開放する一方、前記強制リターン処理の実行に際して前記切替弁を閉弁駆動して低圧リターン通路を閉鎖する
   ことを特徴とするフレキシブル燃料内燃機関の燃料供給装置。

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