JP2010059946A - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料の残量の推定にかかる精度を向上させることのできる内燃機関の燃料供給装置を提供する。
【解決手段】主燃料タンク２２と補助燃料タンク２７とを備える燃料供給機構２０において、主燃料タンク２２内の燃料の液面が安定したときにセンダーゲージ３３の検出値に基づいて算出される推定残量を基準残量値とし、この基準残量値と燃料噴射弁２１の噴射量とに基づいてそのときどきの燃料残量表示値を確定し、新たに主燃料タンク２２内の燃料の液面が安定したときにはそのときのセンダーゲージ３３の検出値に基づく推定残量が最新の基準残量値以下の場合はこの推定残量を基準残量値として更新する第１の推定処理と、補助燃料タンク２７から燃料噴射弁２１供給された余剰な補助燃料が主燃料タンク２２に戻されるときは、今回の更新条件の成立時に算出した推定残量値が最新の基準残量値を上回るものであっても基準残量値を更新する第２の推定処理とを行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料を貯留する第１燃料タンク及び第２燃料タンクと、第１燃料タンク内に貯留されている燃料の液面の高さを検出する燃料センサとを備え、この燃料センサの検出値に基づいて、第１燃料タンク内に貯留されている燃料の残量の推定値である推定残量値を算出する内燃機関の燃料供給装置に関する。

従来、燃料残量を把握する方法として、燃料タンク内の液面高さを計測するセンダーゲージの計測値をもとに燃料残量を算出する方法が知られている。車両の走行中においては、燃料の液面が安定しないため、センダーゲージ値が信頼できない場合がある。このため、より精確な残量を把握するために、走行中のような車両の非安定時には車両安定時のセンダーゲージ値に基づいた推定の燃料残量に燃料消費量を反映させ、燃料残量表示値として車両の乗員に知らせる燃料供給装置が知られている。

上記燃料供給装置としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。
この装置では、燃料の液面が車両の走行にともない波打つことに起因して、センサの検出値が正確な残量を示さないこともある点に鑑み、次の構成を採用している。すなわち、車両走行中に液面が安定した状態にある旨判定したとき、その時点のセンサの検出値に基づいて燃料の残量を推定し、その後、次に液面が安定した状態にある旨判定するまで同推定値を基準として、これに燃料消費量を順次反映させることによりそのときどきの燃料残量を推定するようにしている。
特開平１０−１９３９９２号公報

ところで近年、ガソリンとアルコールとの混合燃料を燃焼させる内燃機関を搭載した車両が普及している。またその燃料供給装置として、同混合燃料が低温始動に適さないことから、低温始動時の燃焼を補助する目的で、主燃料としての混合燃料を蓄える主燃料タンクとは別に、補助燃料としてのガソリンのみを蓄える補助燃料タンクを備えるものも開発されている。

こうした燃料供給装置において主燃料タンク内の燃料の残量を推定するため、例えば上記特許文献１に記載の推定方法を用いることも考えられるが、同推定方法は燃料タンクを複数備える燃料供給装置を前提としたものではなく、燃料の推定精度が十分に維持されるとは限らないため、これに代わる燃料残量の推定方法の提案が望まれる。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、第１燃料タンク及び第２燃料タンクを備えるものにおいて、第１燃料タンク内に貯留されている燃料の残量の推定にかかる精度を向上させることのできる内燃機関の燃料供給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。
（１）請求項１に記載の発明は、燃料を噴射する燃料噴射弁と、これに供給された余剰燃料を還流する還流通路と、燃料を貯留する第１燃料タンク及び第２燃料タンクと、第１燃料タンク内の燃料の液面高さに基づいて同タンク内の燃料残量の推定値である推定残量値の算出およびこの残量値を基準残量値として設定する制御装置とを備える内燃機関の燃料供給装置において、前記燃料噴射弁は、第１燃料タンク及び第２燃料タンクの少なくとも一方から供給された燃料を噴射するものであり、前記還流通路は、前記余剰燃料を前記第１燃料タンクに還流するものであり、前記制御装置は、前記第１燃料タンク内の燃料の液面が安定した状態にあることを示す更新条件が成立している旨判定したときに前記推定残量値を算出し、この推定残量値が最新の基準残量値以下のときに前記算出した推定残量値を新たな基準残量値として設定し、前記算出した推定残量値が前記最新の基準残量値よりも大きいときには同基準残量値の更新を保留する第１の推定処理と、前記第２燃料タンク内の燃料が前記燃料噴射弁に供給されたときには、今回の更新条件の成立時に算出した推定残量値が前記最新の基準残量値より大きくとも基準残量値を更新する第２の推定処理とを行うものであることを要旨としている。

更新条件の成立時における燃料センサの検出値は、基本的には実際の液面高さに即したものになると考えられるが、更新条件の成立時においても実際には液面の波打ちが生じているために検出値が不適当な値を示していることもある。このため燃料センサの検出値が、基準残量値の算出データとして適当なものであるかどうかを判定する必要がある。

そこで上記発明では、この判定材料として基準残量値の採用範囲を設定し、その上限値としてそのときに設定されている基準残量値（前回に基準残量値の更新が行われたときに設定された基準残量値（以下、「最新の基準残量値」））を用いるようにしている。前回の基準残量値が設定されてから今回の基準残量値の更新タイミングが訪れるまでには、燃料タンク内の燃料が消費されているため、今回の更新タイミングにて算出した推定残量値が最新の基準残量値を上回ることは通常であれば生じ得ない。従って、上記のように基準残量値の採用範囲を設定することにより、液面の波打ちに起因して基準残量値が不適切なものになることについて、その抑制を図ることはできるようになる。しかし、上記発明のように第２燃料タンクから燃料噴射弁に供給された燃料が第１燃料タンクに還流する燃料供給構造を採用した場合には、そうした基準残量値の更新方法を取り入れることにともない、新たに次の問題が生じるようになる。

すなわち、上記燃料供給構造によれば、第２燃料タンクから燃料噴射弁に供給された燃料のうちの余剰分が第１燃料タンクに還流されたとき、この還流された分だけ第１燃料タンク内の燃料残量がそれまでの燃料残量よりも増加することになる。そしてこの燃料残量の増加が生じる状態のもと、今回の基準残量値の更新タイミングにおいて推定残量値を算出した場合、この推定残量値は上記燃料残量の増加にともない前回の基準残量値よりも大きな値を示すようになる。しかし、上述した基準残量値の採用範囲の設定態様によれば、算出した推定残量値が前回の基準残量値を上回ることをもって基準残量値の更新がなされないため、次の更新条件の成立までは前回の基準残量値を基準とした推定残量値の算出が継続されることになる。この場合、算出された推定残量値には上記燃料残量の増加分が反映されていないため、同残量値は実際の値から大きく乖離したものとなるおそれもある。

そこで上記発明では、第２燃料タンク内の燃料が燃料噴射弁に供給されたときには、第１の推定処理に代えて第２の推定処理を行うようにしている。すなわち、今回の基準残量値の更新タイミングにおいて第１燃料タンク内の実際の燃料残量が最新の基準残量値よりも大きい可能性のあるときには、今回の推定残量値が前回の基準残量値を上回るものであってもこれを基準残量値として採用するようにしている。このように上記発明によれば、基準残量値の採用範囲はより実情に即したものとなるため、燃料の残量の推定にかかる精度を向上させることができるようになる。

（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置において、
前記制御装置は、前記基準残量値の更新をしてから次に更新条件が成立した旨判定するまでは、前記基準残量値と前記燃料噴射弁の噴射量とに基づいて算出した値をそのときどきの推定残量値として確定することを要旨としている。

（３）請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記第２の推定処理は、前記更新条件の成立時にそのときの基準残量値よりも一定値だけ大きい値を推定残量値に対する上限値として設定し、次回の更新条件の成立時に算出した推定残量値が前記上限値以上のときには基準残量値の更新を保留することを要旨としている。

この発明によれば、第２燃料タンクから第１燃料タンクへの流入があった場合の基準残量を更新する処理である第２の推定処理において、第１の推定処理における上限値よりも一定値だけ大きくなるような上限値を設定することで、新たな基準残量の採用範囲の不要な拡大を抑制することができるようになる。これにより、燃料の残量の推定にかかる精度を向上させることができるようになる。

（４）請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記一定値として前記第２燃料タンクから前記燃料噴射弁に供給されて前記第１燃料タンクに戻される量を設定することを要旨としている。

（５）請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記一定値を補助燃料の使用時に供給される燃料量に基づいて可変設定することを特徴とすることを要旨としている。

この発明によれば、第２の推定処理において、上限値を第２燃料タンク内の燃料が第１燃料タンクへ流入する量に基づいた値に可変設定することで、新たな基準残量値の採用範囲をより実際に即したものに限定することができるようになる。これにより、燃料の残量の推定にかかる精度を向上させることができるようになる。

（６）請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記制御装置は、前記第２燃料タンク内の燃料が前記燃料噴射弁に供給されてそのうちの余剰分が前記第１燃料タンク内に還流されたとき、この還流された燃料の量に相当する燃料が前記燃料噴射弁により噴射されて以降は、前記第１の推定処理のみを行うことを要旨としている。

第２燃料タンク内から第１燃料タンクに流入した燃料と同等量以上の燃料が第１燃料タンクから消費された後には、第１燃料タンク内の燃料量が前回の基準残量値よりも大きな値を示すことはないため、基準残量値の更新にかかる上限値を増大補正する必要がない。従って、この発明によれば、第２の推定処理を行う期間を第２燃料タンク内の燃料が燃料噴射弁に供給されたときから所定の期間のみとすることで、基準残量値の採用範囲の不要な拡大を抑制することができるようになる。これにより、燃料の残量の推定にかかる精度を向上させることができるようになる。

（７）請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記第１燃料タンクに貯留される燃料はアルコール、ガソリンまたはアルコール及びガソリンの混合燃料のいずれかであり、前記第２燃料タンクに貯留される燃料はガソリンであることを要旨としている。

この発明によれば、第１燃料タンクの貯留燃料と第２燃料タンクの貯留燃料とが異なる内燃機関の燃料供給装置において、第２燃料タンクから第１燃料タンクへの燃料の流入が発生する場合であっても、燃料の残量の推定にかかる精度を向上させることができるようになる。

図１〜図７を参照して、本発明の内燃機関の燃料供給装置をガソリン及びアルコールの混合燃料を用いるフレキシブル燃料車両の燃料供給装置として具体化した一実施形態について説明する。

図１に示されるように、内燃機関１は、吸入空気と燃料との混合気を燃焼させる機関本体１０と、この機関本体１０の燃焼室１１に吸入空気及び燃料を供給する吸気管１２と、燃焼室１１での燃焼後の排気を外部に送り出す排気管１３とを備えている。さらに、吸気管１２に燃料を供給する燃料供給機構２０と、内燃機関１の各種装置を統括的に制御する制御装置３０とを備えて構成されている。

機関本体１０は、燃焼室１１での混合気の燃焼を通じて往復運動するピストン１４と、このピストン１４の往復運動を回転運動に変換するクランクシャフト１５と、吸気管１２と燃焼室１１との接続部を開閉する吸気弁１６と、排気管１３と燃焼室１１との接続部を開閉する排気弁１７とを備えている。さらに、内燃機関を冷却するための冷却水を保持するウォータジャケット１８を備えて構成されている。

燃料供給機構２０は、主燃料タンク２２と、気筒毎に設けられた燃料噴射弁２１に燃料を分配するデリバリパイプ２５と、このデリバリパイプ２５に設けられて吸気管１２に燃料を噴射する燃料噴射弁２１と、主燃料タンク２２とデリバリパイプ２５とを接続する主燃料供給管２３とを備えて構成されている。主燃料タンクには、主燃料としてアルコールまたはガソリンまたはこれらの混合燃料が貯留されており、主燃料タンク２２から主燃料を汲み上げる電動燃料ポンプ２４によって主燃料供給管２３から燃料噴射弁２１へ送られる。さらに、補助燃料としてのガソリンを貯留する補助燃料タンク２７と、補助燃料タンク２７とデリバリパイプ２５とを接続する補助燃料管２８と、補助燃料のデリバリパイプ２５への供給態様を制御する補助燃料弁２９と、燃料残量を車両の乗員に表示する燃料計３６とを備えている。

制御装置３０は、機関運転状態等をモニタする各種センサ、すなわち水温センサ３２、センダーゲージ３３、回転速度センサ３４および車速センサ３５を含む各種センサと、これらセンサの出力に基づいて各装置の動作を制御する電子制御装置３１とにより構成されている。水温センサ３２は、機関冷却水の温度に応じた信号を出力する。またセンダーゲージ３３は、主燃料タンク２２内の燃料の液面高さに応じた信号を出力する。また回転速度センサ３４は、クランクシャフト１５の回転速度に応じた信号を出力する。また車速センサ３５は、車輪の回転速度に応じた信号を出力する。なお、本発明の燃料供給装置は、燃料供給機構２０と制御装置３０とを含めて構成されている。

燃料噴射弁２１は、電子制御装置３１によってその燃料噴射が制御されるものであり、噴射量の指令値は電子制御装置３１に逐一記録される。
主燃料タンク２２内の主燃料は、タンク内に設置された燃料供給口から電動燃料ポンプ２４によって汲み上げられる。そして、主燃料供給管２３を通ってデリバリパイプ２５に供給された後、燃料噴射弁２１により噴射される。このとき、燃料噴射弁２１から吸気管１２内に噴射されなかった余剰供給燃料はデリバリパイプ２５から燃料戻し管２６を通って主燃料タンク２２内へと戻される。主燃料タンク２２には、燃料の液面高さを検出するセンダーゲージ３３が備えられており、センダーゲージの計測値は電子制御装置３１へと随時送信される。

補助燃料管２８には、同燃料管２８内の通路を開閉する補助燃料弁２９が設けられている。補助燃料弁２９が開弁されたとき、補助燃料タンク２７内の補助燃料は重力によってデリバリパイプ２５まで供給される。こうした補助燃料弁２９の開弁による燃料供給は、機関始動時にウォータジャケット１８内の冷却水の水温を計測する水温センサ３２の計測値が低いときに行われる。デリバリパイプ２５に供給された補助燃料は、燃料噴射弁２１を介して吸気管１２内に噴射される。このとき噴射されなかった余剰な補助燃料は、主燃料の場合と同様にデリバリパイプ２５から燃料戻し管２６を介して主燃料タンク２２内へと還流される。

さて、電子制御装置３１は、燃料計３６を通じて車両の乗員に主燃料タンク２２内の燃料の残量を知らせるため、センダーゲージ３３によって計測された主燃料タンク２２内の燃料の液面高さに基づいて、同タンク２２内の燃料残量の推定値（以下、「推定残量値」）を算出する。

ここで、液面高さは運転状況等を原因とする車両の不安定さに大きな影響を受けて計測値が振幅することより本来の液面高さ（液面が安定した状態にあるときの液面高さ）から大幅にずれた値を出力することがある。従って、センダーゲージ３３の測定値によって常に精確な燃料残量を把握することは困難である。そこで電子制御装置３１は、車両が安定した状態、すなわち液面の安定した状態が検出されるときに限り、センダーゲージ３３の測定値に基づいて推定残量値を算出し、さらにこの算出した推定残量値が信頼できると考えられるときに限りこれを基準残量値として確定し、この基準残量値をメモリに記録する。そして、基準残量値の確定をしてから次に上記液面高さの安定状態が検出されるまでは、確定からそのときどきまでの燃料噴射量の累積値を算出し、これを上記確定した基準残量値から減算することによりそのときどきの推定残量を算出して確定し、これを車両の乗員への表示用の燃料残量値である燃料残量表示値として燃料計３６に出力している。なお、燃料噴射量の累積値は例えば、基準残量値の確定直後から累積値の算出時までの期間における噴射量の指令値の積算値として算出することができる。

電子制御装置３１による上記推定残量値の算出は、具体的には、「電源投入時の燃料供給装置制御処理（図２）」、「車両安定時の燃料残量推定処理（図４）」、「燃料残量表示値の算出処理（図６）」、さらにはこれらの補助処理である「車両安定状態判定処理（図３）」、および「推定残量の採用範囲値の算出処理（図５）」により構成されている。

図２を参照して、「電源投入時の燃料供給装置制御処理」の詳細な処理手順について説明する。
この処理では、ステップＳ１１においてイグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮに切り替えられたか否かを判定する。イグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮに切り替えられるまでは、次のステップには進まない。イグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮに切り替えられたとき、この時点では走行前であることより車両が安定していると想定されるため、ステップＳ１２においてセンダーゲージ３３の値から算出される推定の燃料残量値を基準残量として採用する。次に、ステップＳ１３において水温センサ３２によって検出されるエンジン冷却水温が所定値以下であるかを判定する。混合燃料を燃焼させる内燃機関１においては、エンジン冷却水温が所定値以下である旨判定したときには、始動が円滑に行われない恐れがあるため、ステップＳ１４に進み補助燃料弁２９を開き、補助燃料タンク２７から補助燃料であるガソリンをデリバリパイプ２５に供給してガソリンを燃料として始動を行う。ステップＳ１５では、内燃機関１の始動が完了したか否かを判定する。ここでは、内燃機関１の完爆をもって始動が完了した旨判定する。完爆の旨判定した場合には、ステップＳ１６において補助燃料弁２９を閉じて補助燃料の供給を停止するとともに、ステップＳ１７にて電動燃料ポンプ２４の駆動を開始して主燃料タンク２２からデリバリパイプ２５への主燃料の供給を開始する。なお、ステップＳ１３においてエンジン冷却水温が所定値以上である旨判定したときには、補助燃料弁２９を閉弁状態に維持し、ステップＳ１７へと移行して直ちに電動燃料ポンプ２４の駆動を開始する。

ところで、推定残量値は、信頼できるセンダーゲージ３３の検出値に基づいて算出することが要求されるため、走行開始後のセンダーゲージ３３の値の利用においては、まずはセンダーゲージ３３の検出値が信頼できるものか否かを判定することが重要となる。そこで、液面の安定状態すなわち車両の安定状態を判定するための処理として、以下に示す「車両安定状態判定処理」を行うようにしている。

図３を参照して、「車両安定状態判定処理」についてその処理手順を説明する。
まずステップＳ２１においてイグニッションスイッチがＯＮであるか否かを判定する。ＯＦＦである旨判定したときには、以降のステップを省略して本判定処理を終了する。一方、ＯＮである旨判定したときには、以降の各判定処理を行う。

すなわち、まずはステップＳ２２において車速センサ３５の検出値に基づく車速が所定車速以下であるか否かを、またステップＳ２３においてはその状態が一定時間にわたり継続されたか否かを判定する。またステップＳ２４においては回転速度センサ３４の検出値に基づく機関回転速度が所定回転速度以下であるか否かを、そしてステップＳ２５においてはその状態が一定時間以上にわたり継続されたか否かを判定する。これらの条件が全て成立している旨判定したときには、ステップＳ２６において車両が安定した状態にあることを示す車両安定フラグがＯＦＦであった場合にはＯＦＦからＯＮに変更する。既にＯＮに設定されている場合は、ＯＮの状態を維持する。一方、ステップＳ２２からステップＳ２５までの条件のうちいずれか一つでも成立していないものがあるときには、ステップＳ２７において車両安定フラグをＯＮであった場合にはＯＮからＯＦＦに変更する。または、既にＯＦＦに設定されている場合は、ＯＦＦの状態を維持する。なお、ステップＳ２２の判定にて用いる所定車速およびステップＳ２３の判定にて用いる一定時間について、その一例として、所定車速については時速０．１キロメートルを、また一定時間については１０秒を設定することができる。同様に、ステップＳ２４の判定にて用いる所定回転速度およびステップＳ２５の判定にて用いる一定時間について、その一例として、所定回転速度については１５００ｒｐｍを、また一定時間については１０秒を設定することができる。ただし、これらの値は、車両の状態ひいては主燃料タンク２２内の燃料液面が十分に安定するために必要となる条件に応じて適宜変更することが可能である。

図４を参照して、ステップＳ２６において設定した車両安定フラグに基づいて実行される「車両安定時の燃料残量推定処理」の処理手順について説明する。
本処理ではまず、ステップＳ３１において車両安定フラグがＯＮか否かを判定する。ＯＮである旨判定したときには、ステップＳ３２においてセンダーゲージ３３の検出値を一定期間内（例えば１０秒間）に毎秒取得する。次にステップＳ３３において、ステップＳ３２にて取得したセンダーゲージ３３の検出値の平均値を算出する。その後、ステップＳ３４においては、この平均値が「０」以上であるか否かを、またステップＳ３６においては、上記平均値がタンクの最大容量以下であるか否かを判定する。ステップＳ３４において平均値が「０」を下回っている旨判定したときには、ステップＳ３５にて平均値を「０」に補正し、ステップＳ３６において平均値が最大燃料量を超過している旨判定したときには、ステップＳ３７にて平均値を最大燃料量に補正する。これらの補正処理は、実際において燃料残量が「０」より小さくなること、あるいは燃料タンクの最大容量を超えることがない点に鑑み、センダーゲージ３３の検出値の平均値がこれら現実には生じ得ない状態を示すものであるときには、この平均値を現実に生じ得る値のうち同平均値に最も近いと推定されるものに変更するための処理である。

次のステップＳ４０、Ｓ３８及びＳ３９においては、上記算出した平均値または補正した平均値について、これをそれ以降の推定残量値の算出のための基準（基準残量値）とすることが適切か否かを判定する。すなわち、上記平均値を基準残量値として採用した場合とそうでない場合とのうち、それ以降の推定残量値の算出精度が高いものとなるのはいずれの場合かを判定する。そして、上記平均値を基準残量値として適切である旨判定したときに限り、同平均値を新たな基準残量値として設定する。

具体的には、ステップＳ４０において「推定残量の採用範囲値の算出処理（図６）」を実行し、平均値の採用範囲値となる上限値及び下限値を算出する。この処理を実行した後、ステップＳ３８において平均値が採用範囲内にあるか否かを判定し、平均値が採用範囲内にある旨判定したときは、ステップＳ３９においてこの平均値を基準残量値として更新する。すなわち、そのときに既に設定されている基準残量値に代えて、同平均値を新たな基準残量値として設定する。ステップＳ３８において平均値が採用範囲内にない旨判定したときは、算出された平均値が妥当な値ではないとみなして、基準残量値の更新を行わない。

図５を参照して、「推定残量の採用範囲値の算出処理」の詳細な処理手順について説明する。
本処理ではまず、ステップＳ４１において、そのときに設定されている基準残量値である最新の基準残量値を上限値として設定する。次のステップＳ４２では、始動時に補助燃料弁２９が開弁されたか否か、すなわち補助燃料が主燃料タンク２２に還流された可能性があるか否かを判定する。ここで補助燃料弁２９が開弁された旨判定したときには、ステップＳ４３にて、イグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮに変更されてからの経過時間が上限値増大補正有効期間Ｔｘ内か否かを判定する。上限値増大補正有効期間Ｔｘ内である旨判定したときには、ステップＳ４４にて上限値を増大側に補正する。このときの補正量（以下、「増大補正量Ｇｘ」）としては、補助燃料タンク２７からデリバリパイプ２５への補助燃料の供給にともない、同パイプ２５から燃料戻し管２６を介して主燃料タンク２２に還流したと考えられる量の最大値（以下、「最大還流量」）、すなわち補助燃料の還流による主燃料タンク２２内の燃料増加量の最大値が用いられる。なお、機関始動時に必要とされる補助燃料の量は基本的には一定値となるため、ここでは試験を通じて把握した最大還流量に基づいて、増大補正量Ｇｘを予め設定している。

一方、ステップＳ４２にて始動時に補助燃料弁２９が開弁されていない旨判定したとき、またはステップＳ４３にてイグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮに変更されてからの経過時間が上限値増大補正有効期間Ｔｘを超えている旨判定したとき、上限値の増大側への補正を省略する。ここで、補助燃料弁２９が開弁されていないときには、主燃料タンク２２内への補助燃料の還流はなされていないとみなすことができるため、ステップＳ４２の判定処理を通じて上限値の補正を省略するようにしている。また、上記経過時間が上限値増大補正有効期間Ｔｘを超えているときには、主燃料タンク２２内に還流された燃料の量に相当する燃料が燃料噴射弁２１により噴射されたと推定されるため、ステップＳ４３の判定処理を通じて上限値の補正を省略するようにしている。

ステップＳ４５においては、基準残量値を更新してからの燃料噴射量の予測の最大累積値（以下、「予測最大累積値」）を算出する。この予測最大累積値は具体的には、最後に基準残量値の確定がなされた直後から予測最大累積値の算出時までの期間における噴射量の指令値の積算値を算出し、さらに同期間において生じる指令値の積算値と実際の噴射量の総量とのずれを算出し、最終的にこれら指令値の積算値及びずれを加算することにより算出される。そして次のステップＳ４６では、この予測最大累積値をそのときの基準残量値から減算し、その結果の値を下限値として設定する。

このように、ステップＳ４１（増大補正された場合はステップＳ４４）およびステップＳ４６において推定残量値の基準残量値としての採用範囲値を規定する上限値及び下限値が設定され、これらが先に説明した「車両安定時の燃料残量推定処理」のステップＳ３７にて用いられる。

図６を参照して、「燃料残量表示値の算出処理」の処理手順について説明する。
まず、ステップＳ５１において最新の基準残量値の確定がなされてから現在までの燃料噴射指令量の累積値を算出する。次のステップＳ５２においては、最新の基準残量値から燃料噴射指令量の累積値を減算し、ステップＳ５３においてこの減算結果を燃料残量表示値として確定する。そして、ステップＳ５４においてはこの確定した燃料残量表示値を燃料計３６に表示させる。この処理は運転中に随時行われるものであるため、車両の乗員は運転中の燃料残量としてもっとも確からしい値を燃料計３６の表示を通じて適宜知ることが可能となる。

図７を参照して、燃料供給装置制御の実行態様の一例について説明する。
図７（ａ）は始動時に補助燃料弁２９が開弁されなかった場合、すなわち補助燃料タンク２７の燃料が使用されなかった場合の制御態様の一例である。

時刻ｔａ０においてイグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮに切り替えられたとすると、このときのセンダーゲージ３３の検出値に基づいて基準残量値の更新がなされる。例えば、センダーゲージ３３の検出値に基づいて算出される燃料残量値が図中の時刻ｔａ０における白丸の値に相当する場合には、この白丸の値が同時刻においての基準残量値として確定される。

次に時刻ｔａ０以降において、車両が安定状態にある旨判定される時刻ｔａａまでの期間、そのときに設定されている基準残量値（時刻ｔａ０の基準残量値）及び、そのときどきの燃料噴射指令量の累積値に基づいて燃料残量表示値の算出がなされ、この算出された値が燃料計３６に反映される。即ち、時刻ｔａ０以降の任意の時刻において、その時点にて算出された燃料噴射量の累積値が基準残量値から減算され、その結果の値が燃料残量表示値として採用される。

次に時刻ｔａａにおいて、車両が安定状態にある旨判定されたとすると、そのときにセンダーゲージ３３の検出値の平均値が算出され、この平均値が採用範囲内にあるか否かが判定される。即ち、そのときに設定されている基準残量値が上限値として用いられ、またこの基準残量値からそのときまでの予測最大燃料噴射量の累積値が減算された値が下限値として用いられ、これら上限値及び下限値の間に基準残量値があるか否かが判定される。ここで、センダーゲージ３３値の平均値（図中の丸）が採用範囲外にある旨判定されたとすると（図中の黒丸）、この平均値に基づく基準残量値の更新はなされず、基準残量値としては引き続きそれまでの値が有効とされる。

次に時刻ｔａ１において、車両が安定状態にある旨の判定が再びなされたとすると、上記と同様の態様をもってセンダーゲージ３３値の平均値が採用範囲内にあるか否かが判定される。このとき、平均値が採用範囲内にある旨判定されたとすると（図中の白丸）、この平均値がそのときに設定されている基準残量値に代わる新たな基準残量値として設定される。そしてこれ以降は、次に基準残量値が更新されるまでは、時刻ｔａ１にて設定された基準残量値、及び時刻ｔａ１以降の燃料噴射量の累積値に基づいて燃料残量表示値の算出がなされる。

次に時刻ｔａｂにおいて、車両が安定状態にある旨の判定が再びなされ、このときの平均値が採用範囲外にある旨判定されたとすると、基準残量値の更新が保留されて時刻ｔａ１の基準残量値が引き続き有効とされる。

そして以降において、車両が安定状態にある旨判定され且つセンダーゲージ３３値の平均値が採用可能範囲内にある旨判定されたとき（時刻ｔａ２及び時刻ｔａ３）は、上記と同様にそのときどきの白丸に相当する値が基準残量値として更新される。また、車両が安定状態にある旨判定され且つセンダーゲージ３３値が採用範囲外にある旨判定されたとき（時刻ｔａｃ）は、上記と同様に基準残量値の更新が保留される。また、イグニッションスイッチがＯＮからＯＦＦに切り替えられた際には、最後に算出された燃料残量表示値が内燃機関１停止時における主燃料タンク２２内の燃料残量として記録される。

図７（ｂ）は始動時に補助燃料弁２９が開弁された場合、すなわち補助燃料タンク２７の燃料が使用された場合の制御態様の一例である。
時刻ｔｂ０においてイグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮに切り替えられたとすると、このときのセンダーゲージ３３の検出値に基づいて基準残量値の更新がなされる。例えば、センダーゲージ３３の検出値に基づいて算出される燃料残量値が図中の時刻ｔｂ０における白丸の値に相当する場合には、この白丸の値が同時刻においての基準残量値として確定される。これは補助燃料弁２９の開閉に関わらず同じ作業である。時刻ｔｂ０以降においても補助燃料弁２９が開弁したときと同じく、車両が安定状態にある旨判定される時刻ｔｂ１までの期間、そのときに設定されている基準残量値（時刻ｔｂ０の基準残量値）及び、そのときどきの燃料噴射量の累積値に基づいて燃料残量表示値の算出がなされ、この算出された値が燃料計３６に反映される。

時刻ｔｂ１において、車両が安定状態にある旨判定されたとすると、そのときにセンダーゲージ３３の検出値の平均値が算出され、この平均値が採用範囲内にあるか否かが判定される。下限値については始動時に補助燃料弁２９が開弁されなかった場合と同様にこの基準残量値からそのときまでの予測最大累積噴射量が減算された値が用いられる。一方、上限値については、時刻ｔｂ１が上限値増大補正有効期間Ｔｘ内であったときは、補助燃料弁２９の開弁によって補助燃料タンク２７内の補助燃料が主燃料タンク２２に還流されて主燃料タンク２２内の実際の燃料残量が増量していると考えられるため、そのときに設定されている基準残量値に増大補正量Ｇｘを加算した値が用いられる。これら上限値及び下限値の間に基準残量値があるか否かが判定され、ここで、センダーゲージ３３値の平均値（図中の丸）が採用範囲内にある旨判定されたとすると、この平均値に基づいて基準残量値が更新される（図中の白丸）。平均値が採用範囲外にある旨判定されたとすると（図中の黒丸）、この平均値に基づく基準残量値の更新はなされず、基準残量値としては引き続きそれまでの値が有効とされる。そしてこれ以降は、次に基準残量値が更新されるまでは、時刻ｔｂ１にて設定された基準残量値、及び時刻ｔｂ１以降の燃料噴射量の累積値に基づいて燃料残量表示値の算出がなされる。次に時刻ｔｂ２において、車両が安定状態にある旨の判定が再びなされたとすると、上記と同様の態様をもってセンダーゲージ３３値の平均値が採用範囲内にあるか否かが判定される。また、時刻ｔｂ２が上限値増大補正有効期間Ｔｘ内であれば、このときも平均の採用範囲の上限値が増大補正量Ｇｘだけ増大補正される。この上限値の増大補正は、上限値増大補正有効期間Ｔｘが終了するまで行われる。

次に上限値増大補正有効期間Ｔｘ以降の任意の時刻ｔｂａにおいて、車両が安定状態にある旨の判定が再びなされた場合、再びこのときの平均値が採用範囲外にあるか否かが判定される。このとき、時刻ｔｂａは上限値増大補正有効期間Ｔｘを超えているため、上限値の増大補正は行われない。このように、上限値増大補正有効期間Ｔｘ以降は補助燃料弁２９が開弁されなかったときと同様に前回の基準残量値を上限値とした採用範囲が設定される。従って、ｔｂａにおける平均値が採用範囲外にある旨判定されたとすると（図中の黒丸）これは基準残量値としては採用されない。

そして以降において、車両が安定状態にある旨判定され且つセンダーゲージ３３値の平均値が採用可能範囲内にある旨判定されたとき（時刻ｔｂ３及び時刻ｔｂ４）は、上記と同様にそのときどきの白丸に相当する値が基準残量値として更新される。また、車両が安定状態にある旨判定され且つセンダーゲージ３３値が採用範囲外にある旨判定されたとき（時刻ｔｂｂ）は、上記と同様に基準残量値の更新が保留される。また、イグニッションスイッチがＯＮからＯＦＦに切り替えられた際には、最後に算出された燃料残量表示値が内燃機関１停止時における主燃料タンク２２内の燃料残量として記録される。

［実施形態の効果］
以上にて詳述した本実施形態の内燃機関の燃料供給装置によれば、以下に示す効果が得られる。

（１）本実施形態の燃料供給装置では、車速と機関回転速度を用いた車両の安定状態の判定をもって更新条件としているため、更新条件の成立時におけるセンダーゲージ３３の検出値は、基本的には実際の液面高さに即したものになると考えられる。しかし、更新条件の成立時においても実際には液面の波打ちが生じているために検出値が不適当な値を示していることもある。このためセンダーゲージ３３の検出値が、基準残量値の算出データとして適当なものであるかどうかを判定する必要がある。

そこで本実施形態の燃料供給装置では、この車両安定状態で取得した１０個のセンダーゲージ３３の値の平均値を基準残量値として採用するか否かの判定材料としてとして平均値の採用範囲を設定している。その上限値として最新の基準残量値を用いるようにしている。最新の基準残量値が設定されてから今回の基準残量値の更新タイミングが訪れるまでには、主燃料タンク２２内の主燃料が消費されているため、今回の更新タイミングにて算出した平均値が最新の基準残量値を上回ることは通常であれば生じ得ない。従って、上記のように平均値の基準残量値としての採用範囲を設定することにより、液面の波打ちに起因して基準残量値が不適切なものになることについて、その抑制を図ることができるようになる。

ところが本実施形態の燃料供給装置では、補助燃料タンク２７から燃料噴射弁２１に供給された燃料が主燃料タンク２２に還流する燃料供給構造を採用しており、この構造を採用した場合には新たな問題が発生することになる。

すなわち、本実施形態の燃料供給構造によれば、補助燃料タンク２７から燃料噴射弁２１に供給された燃料のうちの余剰分が主燃料タンク２２に還流されたとき、この還流された分だけ主燃料タンク２２内の燃料残量がそれまでの燃料残量よりも増加することになる。そしてこの燃料残量の増加が生じる状態のもと、今回の基準残量値の更新タイミングにおいてセンダーゲージ３３の値の平均値を算出した場合、この平均値は上記燃料残量の増加にともない最新の基準残量値よりも大きな値を示すようになる。しかし、上述した平均値の採用範囲の設定態様によれば、算出した平均値が前回の基準残量値を上回ることをもって基準残量値の更新がなされないため、次の更新条件の成立までは前回の基準残量値を最新の基準残量値としたままで推定残量値の算出が継続されることになる。この場合、算出された推定残量値には上記燃料残量の増加分が反映されていないため、同残量値は実際の値から大きく乖離したものとなるおそれもある。

そこで本実施形態の燃料供給構造では、補助燃料タンク２７内の燃料が燃料噴射弁２１に供給されたときには、すなわち始動時に補助燃料弁２９が開弁された場合には、基準残量値の更新にかかる採用範囲値のうちの上限値を増大補正量Ｇｘだけ増大補正する上限値増大補正を行うようにしている。すなわち、今回の基準残量値の更新タイミングにおいて主燃料タンク２２内の実際の燃料残量が前回の基準残量値よりも大きい可能性のあるときには、今回のセンダーゲージ３３の１０回分の平均値が最新の基準残量値を上回るものであってもこれを基準残量値として採用するようにしている。

このように上記発明によれば、基準残量値の採用範囲はより実情に即したものとなるため、基準残量値更新の機会が増加することとなり、燃料の残量の推定にかかる精度を向上させることができるようになる。

（２）本実施形態の燃料供給装置では、補助燃料タンク２７から主燃料タンク２２への流入があった場合の基準残量値の更新にかかる採用範囲値のうちの上限値を増大補正する処理において、通常の推定処理における上限値よりも大きくなるような上限値を設定することで、新たな基準残量値の採用範囲の不要な拡大を抑制することができるようになる。これにより、燃料の残量の推定にかかる精度を向上させることができるようになる。さらに、この上限値の増大補正量を補助燃料タンク２７内の燃料が主燃料タンク２２へ流入する量に基づいた値である増大補正量Ｇｘとして可変設定することで、基準残量値の採用範囲をより実際に即したものに限定することができるようになり、基準残量値更新の機会の不要な拡大を抑制することができるようになる。

（３）本実施形態の燃料供給装置では、補助燃料タンク２７内から主燃料タンク２２に流入した燃料と同等量以上の燃料が主燃料タンク２２から消費された後には、主燃料タンク２２内の燃料量が前回の基準残量値よりも大きな値を示すことはないと考えられる。従って、最大還流量が十分に消費されると想定される期間に基づいて設定される上限値増大補正有効期間Ｔｘ以降は基準燃料の更新にかかる上限値を増大補正する必要がない。従って、上限値の増大補正を行う期間を補助燃料タンク２７内の燃料が燃料噴射弁に供給されたときから上限値増大補正有効期間Ｔｘのみとすることで、基準残量値の採用範囲の不要な拡大を抑制することができるようになる。これにより、燃料の残量の推定にかかる精度を向上させることができるようになる。

（４）本実施形態の燃料供給装置では、主燃料タンク２２と補助燃料タンク２７の貯留燃料が異なる内燃機関の燃料供給装置において、補助燃料タンク２７から主燃料タンク２２への燃料の流入が発生する場合であっても、燃料の残量の推定にかかる精度を向上させることができるようになる。

（その他の実施形態）
なお、本発明の実施態様は上記実施形態に限られるものではなく、例えば以下に示す態様をもって実施することもできる。

・上記実施形態では、増大補正量Ｇｘとして予め設定した一定値を用いるようにしたが、これに代えて、デリバリパイプ２５及び燃料戻し管２６を介して主燃料タンク２２に還流された燃料量に基づいて増大補正量を可変設定することもできる。具体的には、機関始動時にデリバリパイプ２５及び燃料戻し管２６を介して主燃料タンク２２に還流された燃料量について、これを例えば、上記還流された燃料量と相関を有するパラメータに基づいて推定し、この推定した値に基づいて増大補正量を設定することができる。パラメータの例としては機関始動から完了までに要した時間及び機関冷却水温度及び機関始動時に噴射された燃料の総量などが想定される。

・上記実施形態では、補助燃料タンク２７から主燃料タンク２２への流入があった場合、つまり始動時に補助燃料弁２９が開かれた場合の基準残量値を更新する処理を行った場合に増加する上限値の増大補正量Ｇｘを設定した。しかし、これは常に一定の値とはせず、例えば走行中の燃料噴射指令値と実際の噴射量の誤差を考慮した予測最小燃料噴射量の累積値を計測しておき、あらかじめ設定した増大補正量Ｇｘからこの累積値を常時減算した値を、そのときどきの上限補正値として用いることも可能である。このとき、時間依存的な増大補正量が「０」よりも小さな値とならないようにしておく処理があってもよい。

・上記実施形態では、補助燃料弁２９が開弁され、かつ上限値増大補正有効期間Ｔｘ内に車両安定状態と判定された場合、最新の基準残量値に増大補正量Ｇｘを加算した値を上限値とするようにした。ここで、例えば今回の基準残量値が最新の基準残量値よりも大きく上限値よりも小さな値となった場合にはこれが最新の基準残量値として採用される。さらに、次の車両安定状態判定時も上限値増大補正有効期間Ｔｘ内であった場合には、その上限値は最新の基準残量値に増大補正量Ｇｘを加算したものとなるので、上限値が前回よりも大きな値となることが考えられる。しかし、補助燃料弁２９が閉弁した後、最初の基準残量値更新時、すなわち補助燃料が主燃料タンク２２に還流されてから最初の車両安定状態判定時における主燃料タンク２２の燃料残量よりも、さらに後の車両安定状態判定時の燃料残量が増加することは実質起こらないと考えられる。このため、上限値増大補正有効期間Ｔｘにおける基準残量値の上限補正時に、増大補正後の上限値が、前回の基準残量値更新時に設定された上限値を超えるか否かの判定を行うようにしても良い。そして、判定の結果、今回の上限値の方が前回よりも大きな値であると判定された場合には、前回の上限値を今回の上限値として設定する処理を行い、採用範囲値に使用するものとすることも可能である。

・上記実施形態では、低温始動による補助燃料弁２９の開弁を想定したため、エンジン冷却水温の水温センサ３２による検出値によって補助燃料弁２９の開閉制御を行うものとした。しかし、例えば運転状況に応じて運転中に補助燃料弁２９の開閉が可能な構成である場合を想定することも可能である。この場合には、上限値増大補正有効期間Ｔｘが経過した後においても主燃料タンク２２内の車両安定時のセンダーゲージ３３の検出値による燃料残量の推定値が最新の基準残量値よりも増加することが考えられる。このような場合にも、補助燃料弁２９が開いてから一定期間、上限値の増大補正を行うことで、基準残量値更新の機会の増加が見込めると考えられる。

・上記実施形態では、「車両安定状態判定処理」において、車両の安定状態を判定する材料として車速と機関回転速度を用いたが、センダーゲージ３３の値が適当な範囲内に収まるような車両安定状態を判定可能な条件ならばこれに代えることが可能である。また、センダーゲージ３３の値自体の振幅の大きさによってこれを判定することも考えられる。

・上記実施形態では、イグニッションがＯＦＦからＯＮに変更されたとき、センダーゲージ３３の値を基準残量値とするようにしたが、前回運転終了時に記録した燃料残量表示値をそのまま始動時の基準残量値として使用することも可能である。

・上記実施形態では、主燃料をアルコールとガソリンの混合燃料とし、補助燃料をガソリンとしたが、主燃料タンク２２と補助燃料タンク２７を備え、補助燃料タンク２７に貯留される燃料が燃料噴射弁２１を介して主燃料タンク２２に還流される構成をとるものであれば、燃料の種類に限定されず同様の効果を得ることができる。従って、例えば主燃料のアルコールとガソリンの混合比を限定するものではないし、主燃料がアルコールのみまたはガソリンのみであっても良い。また、主燃料と補助燃料が同じものであっても同様の効果を得ることができると考えられる。

本発明の内燃機関の燃料供給装置を具体化した一実施形態について、同装置を搭載した内燃機関の構成を模式的に示す模式図。 同実施形態において実行される「電源投入時の燃料供給装置制御処理」について、その処理手順を示すフローチャート。 同実施形態において実行される「車両安定状態判定処理」について、その処理手順を示すフローチャート。 同実施形態において実行される「車両安定時の燃料残量推定処理」について、その処理手順を示すフローチャート。 同実施形態において実行される「推定残量の採用範囲値の算出処理」について、その処理手順を示すフローチャート。 同実施形態において実行される「燃料残量表示値の算出処理」について、その処理手順を示すフローチャート。 （ａ）同実施形態の燃料供給装置について、始動時に補助燃料弁が開弁されないときの上限値及び下限値の更新態様の一例を示すタイミングチャート。（ｂ）同燃料供給装置について、始動時に補助燃料弁が開弁されたときの上限値及び下限値の更新態様の一例を示すタイミングチャート。

符号の説明

１…内燃機関、１０…内燃機関本体、１１…燃焼室、１２…吸気管、１３…排気管、１４…ピストン、１５…クランクシャフト、１６…吸気弁、１７…排気弁、１８…ウォータジャケット、２０…燃料供給機構、２１…燃料噴射弁、２２…主燃料タンク、２３…主燃料供給口、２３…燃料供給管、２４…電動燃料ポンプ、２５…デリバリパイプ、２６…燃料戻し管、２７…補助燃料タンク、２８…補助燃料供給管、２９…補助燃料弁、３０…制御装置、３１…電子制御装置、３２…水温センサ、３３…センダーゲージ、３４…回転速度センサ、３５…車速センサ、３６…燃料計。

Claims (7)

1. 燃料を噴射する燃料噴射弁と、これに供給された余剰燃料を還流する還流通路と、燃料を貯留する第１燃料タンク及び第２燃料タンクと、第１燃料タンク内の燃料の液面高さに基づいて同タンク内の燃料残量の推定値である推定残量値の算出およびこの残量値を基準残量値として設定する制御装置とを備える内燃機関の燃料供給装置において、
   前記燃料噴射弁は、第１燃料タンク及び第２燃料タンクの少なくとも一方から供給された燃料を噴射するものであり、
   前記還流通路は、前記余剰燃料を前記第１燃料タンクに還流するものであり、
   前記制御装置は、前記第１燃料タンク内の燃料の液面が安定した状態にあることを示す更新条件が成立している旨判定したときに前記推定残量値を算出し、この推定残量値が最新の基準残量値以下のときに前記算出した推定残量値を新たな基準残量値として設定し、前記算出した推定残量値が前記最新の基準残量値よりも大きいときには同基準残量値の更新を保留する第１の推定処理と、前記第２燃料タンク内の燃料が前記燃料噴射弁に供給されたときには、今回の更新条件の成立時に算出した推定残量値が前記最新の基準残量値より大きくとも基準残量値を更新する第２の推定処理とを行うものである
   ことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置において、
   前記制御装置は、前記基準残量値の更新をしてから次に更新条件が成立した旨判定するまでは、前記基準残量値と前記燃料噴射弁の噴射量とに基づいて算出した値をそのときどきの推定残量値として確定する
   ことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
3. 請求項１または２に記載の内燃機関の燃料供給装置において、
   前記第２の推定処理は、前記更新条件の成立時にそのときの基準残量値よりも一定値だけ大きい値を推定残量値に対する上限値として設定し、次回の更新条件の成立時に算出した推定残量値が前記上限値以上のときには基準残量値の更新を保留する
   ことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
4. 請求項３に記載の内燃機関の燃料供給装置において、
   前記一定値として前記第２燃料タンクから前記燃料噴射弁に供給されて前記第１燃料タンクに戻される量を設定する
   ことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
5. 請求項４に記載の内燃機関の燃料供給装置において、
   前記一定値を前記始動時に供給される燃料量に基づいて可変設定することを特徴とする
   内燃機関の燃料供給装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料供給装置において、
   前記制御装置は、前記第２燃料タンク内の燃料が前記燃料噴射弁に供給されてそのうちの余剰分が前記第１燃料タンク内に還流されたとき、この還流された燃料の量に相当する燃料が前記燃料噴射弁により噴射されて以降は、前記第１の推定処理のみを行う
   ことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料供給装置において、
   前記第１燃料タンクに貯留される燃料はアルコール、ガソリンまたはアルコール及びガソリンの混合燃料のいずれかであり、前記第２燃料タンクに貯留される燃料はガソリンである
   ことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。

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