JP2010133288A

JP2010133288A - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP2010133288A
Application number: JP2008307983A
Authority: JP
Inventors: Kenji Tsubone; 賢二坪根
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-12-02
Filing date: 2008-12-02
Publication date: 2010-06-17

Abstract

【課題】アルコールとガソリンとの混合燃料が相分離した場合でも、内燃機関の始動時や低負荷運転時に安定した性状の燃料を供給することができる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】車両制御システム１は、混合燃料貯蔵手段と、アルコール濃度検出手段と、混合燃料抽出手段と、抽出燃料貯蔵手段と、抽出燃料貯蔵量検出手段と、抽出燃料貯蔵量管理手段とによって、サブ燃料タンク３１内に貯蔵された混合燃料が所定量未満のときに、メイン燃料タンク２１内に貯蔵された混合燃料の中でアルコール濃度が所定値未満の混合燃料をサブ燃料タンク３１へ移動させることで、サブ燃料タンク３１内にガソリンリッチな混合燃料を常時一定量以上貯蔵することができる。よって、エンジン１００の始動時や低負荷運転時に、サブ燃料タンク３１に貯蔵された安定した性状の混合燃料を供給することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。特に、アルコールとガソリンとを任意の割合で混合した混合燃料を使用する内燃機関の技術に関する。

従来、アルコールとガソリンとを任意の割合で混合した混合燃料を使用する車両の内燃機関において、混合燃料のアルコール濃度が低い場合や水分が一定量以上含まれている場合などに、アルコールとガソリンとが分離し易くなることが知られている。混合燃料の分離が生じると、燃料タンク内の上側に比重の小さいガソリンが、燃料タンク内の下側に比重の大きいアルコールおよび水分が相を形成するため、安定した性状の混合燃料が供給できずに内燃機関の燃焼が不安定になる。よって、内燃機関の始動性が悪化したりアイドリング時の不安定が生じたりする、といった問題がある。

このような問題を解決するために、燃料タンク内に水を供給して混合燃料を二相に分離させて、上部フロート吸込口からガソリンを、底部吸込口からアルコール及び水分を燃料タンク外に導出することで、内燃機関の運転状況に応じて所望する燃料を供給する技術が特許文献１に開示されている。
そして、メイン燃料タンク内で相分離したアルコール及び水分の混合物をサブ燃料タンクへ移動させることで、内燃機関の始動時において安定した性状の燃料を供給する技術が特許文献２に開示されている。
更に、燃料タンク内で相分離が発生している場合に、燃料タンク内の混合燃料を撹拌・加熱しつつ、アルコール及び水分の混合物を排気通路またはサブタンクへ排出することで、内燃機関に安定した性状の燃料を供給する技術が特許文献３に開示されている。

また、混合燃料を使用する車両の内燃機関の問題点として、０℃以下の低温環境で車両が放置されると、混合燃料の分離によって燃料タンク内の下側に集約された混合燃料中の水分が凍結する点が挙げられる。混合燃料中の水分が凍結すると、安定した性状の混合燃料が供給できないうえに、凍結状態によっては内燃機関に燃料を供給することができない場合が生じる、といった問題がある。

このような問題を解決するために、内燃機関の冷間始動時に燃料タンクを加熱することで混合燃料を対流によって撹拌する技術が特許文献３に開示されている。
更に、貯留タンク内に加熱装置としてヒータを設置する技術が特許文献４に開示されている。

特開２００７−２５５３２２号公報特開２００７−３０９２６８号公報特開２００７−２８５１９３号公報特開２００４−２２５５９４号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、混合燃料を二相に分離させるために燃料タンク内に水を供給することから、燃料タンク下側の相に集約されたアルコール及び水分の混合燃料は多量の水分を含有することになる。よって、燃料タンク下側の相の混合燃料を内燃機関に供給する場合、多量の含有水分によって内燃機関の燃焼性が低下するおそれがある、といった問題点がある。
そして、特許文献２の技術では、アルコール及び水分の混合物をメイン燃料タンクの底部からタンク外に導出させる構成であるが、例えば車両が傾いている場合などに、アルコール及び水分の混合物を完全にタンク外に導出できない場合がある。また、０℃以下の低温環境において下側の相の水分が凍結している場合は、アルコール及び水分の混合物をタンク外に導出することができない。このような場合、アルコール及び水分の混合物がメイン燃料タンク内に残留し、内燃機関の始動性の悪化やアイドリング時の不安定を引き起こすおそれがある、といった問題点がある。
更に、特許文献３の技術では、メイン燃料タンク内のアルコール及び水分の混合物を燃料吸込口より下側の位置からポンプによってタンク外に導出させる構成である。しかし、特許文献２の技術と同様に、例えば車両が傾いている場合や、０℃以下の低温環境において下側の相の水分が凍結している場合などに、アルコール及び水分の混合物を完全にタンク外に導出することが困難である。そして、燃料タンク内の混合燃料を撹拌・加熱した場合であっても、特に内燃機関の始動直後において必ずしも混合燃料が安定した性状をとるとは限らない、といった問題点がある。

また、特許文献３、４の技術は、いずれも凍結した燃料タンク内の下側の混合燃料を解凍することを目的としていないために、本課題の解決に直ちに用いることはできない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、アルコールとガソリンとの混合燃料が相分離した場合でも、内燃機関の始動時や低負荷運転時に安定した性状の燃料を供給することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、低温環境下においてアルコールとガソリンとの混合燃料が相分離した場合でも、内燃機関の始動時や低負荷運転時に安定した性状の燃料を供給することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の内燃機関の制御装置は、アルコールとガソリンとを任意の割合で混合した混合燃料を貯蔵する混合燃料貯蔵手段を備える内燃機関であって、前記混合燃料貯蔵手段によって貯蔵された混合燃料中のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、前記混合燃料貯蔵手段によって貯蔵された混合燃料から、前記アルコール濃度検出手段の検出結果が第１しきい値未満の混合燃料を抽出する混合燃料抽出手段と、前記混合燃料抽出手段によって抽出された抽出燃料を貯蔵する抽出燃料貯蔵手段と、前記抽出燃料貯蔵手段によって貯蔵された抽出燃料の貯蔵量を検出する抽出燃料貯蔵量検出手段と、前記抽出燃料貯蔵量検出手段の検出結果が第２しきい値未満の場合に、前記混合燃料抽出手段によって混合燃料の抽出を実行する抽出燃料貯蔵量管理手段と、を備えることを特徴とする（請求項１）。

また、本発明の内燃機関の制御装置は、アルコールとガソリンとを任意の割合で混合した混合燃料を貯蔵する混合燃料貯蔵手段を備える内燃機関であって、前記混合燃料貯蔵手段によって貯蔵された混合燃料の温度を検出する混合燃料温度検出手段と、前記混合燃料温度検出手段の検出結果に基づいて、前記混合燃料貯蔵手段によって貯蔵された混合燃料の少なくとも一部が凍結しているか否かを判断する凍結判断手段と、前記凍結判断手段によって前記混合燃料が凍結していると判断された場合に、凍結した前記混合燃料を解凍する解凍手段と、を備えることを特徴とする（請求項２）。

第１の発明によれば、メインタンク内の混合燃料のアルコール濃度を検出し、アルコール濃度が所定値未満の混合燃料をサブタンクへと抽出してサブタンク内の混合燃料量を一定値以上に保持することにより、アルコールとガソリンとの混合燃料が相分離した場合でも、内燃機関の始動時や低負荷運転時に安定した性状の燃料を供給することができる。

また、第２の発明によれば、燃料タンク内の混合燃料の少なくとも一部が凍結しているか否かを判断し、混合燃料が凍結していると判断されたときに、凍結した混合燃料を解凍することで、低温環境下においてアルコールとガソリンとの混合燃料が相分離した場合でも、内燃機関の始動時や低負荷運転時に安定した性状の燃料を供給することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の内燃機関の制御装置を組み込んだ車両制御システム１の概略構成を示した構成図である。なお、図１にはエンジンの１気筒の構成のみを示している。

図１に示す車両制御システム１は、動力源であるエンジン１００を備えており、エンジン１００の運転動作を総括的に制御するエンジンＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）１０を備えている。エンジンＥＣＵ１０は、電源ラインを通じてオルタネータおよびバッテリから電力の供給を受けて稼動し、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）等の通信プロトコルに従って、各電装品の制御装置と通信を行う。また、車両制御システム１は、メイン燃料タンク２１とサブ燃料タンク３１とを備えており、それぞれ内部にエンジン１００へ供給するための混合燃料を貯蔵する。そして、車両制御システム１は、メイン燃料タンク２１内にフロート式吸入部２２およびアルコールセンサ２４を備えており、メイン燃料タンク２１内の混合燃料からアルコール濃度が所定値未満の混合燃料を抽出してサブ燃料タンク３１へ移動させる。

エンジン１００は、車両に搭載される多気筒エンジンであって、各気筒は燃焼室５を構成するピストン６を備えている。各燃焼室のピストン６はそれぞれコネクティングロッド７を介して出力軸であるクランクシャフト８の軸に連結されており、ピストン６の往復運動がコネクティングロッド７によってクランクシャフト８の回転へと変換される。吸気通路から流入された吸入空気は吸気ポートにてインジェクタ９から噴射された燃料と混合し、ピストン６の上昇運動により燃焼室５内で圧縮される。エンジンＥＣＵ１０は、クランク角センサからのピストン６の位置、およびカム角センサからのカム軸回転位相の情報に基づき、燃焼室５内の点火プラグを点火させて圧縮混合ガスを着火させ、燃焼室５内を膨張させてピストン６を下降させる。これがコネクティングロッド７を介してクランクシャフト８の軸回転に変更されることにより、エンジン１００は動力を得る。

吸気ポートに備えられたインジェクタ９には、燃料ポンプ６１より燃料配管を通じて高圧の燃料が供給されており、エンジンＥＣＵ１０の指示により吸気ポートへ燃料を噴射供給する。エンジンＥＣＵ１０は、エアフロメータおよびスロットルポジションセンサからの吸入空気量、吸気カム角センサからのカム軸回転位相や筒内圧検出センサ７１からの筒内圧の情報に基づき、燃料噴射量と噴射タイミングを決定しインジェクタ９に信号を送る。インジェクタ９はエンジンＥＣＵ１０の指令に従って、吸気ポートへ指示された燃料噴射量・噴射タイミングにて燃料を高圧噴射する。高圧噴射された燃料は霧化し吸入空気と混合され、エンジン１００の燃焼に適した混合ガスとなり、吸気弁が開いた際に燃焼室へと供給される。そして、インジェクタ９のリーク燃料は、リリーフ配管を通ってメイン燃料タンク２１へと戻される。
この場合、インジェクタ９は、エンジン１００の各気筒に設けられることで直接エンジン気筒内の燃焼室５に燃料を噴射供給する構成としてもよい。また、インジェクタ９は、メイン燃料タンク２１から供給される混合燃料を噴射するインジェクタと、サブ燃料タンク３１から供給される混合燃料を噴射するインジェクタとからなる別個に設けられた２つのインジェクタとして構成してもよい。

メイン燃料タンク２１は、その内部にエンジン１００の燃焼に供される混合燃料を貯蔵する。メイン燃料タンク２１に貯蔵された混合燃料は、燃料導管４１を通じて流路制御弁４３に達し、後述するサブ燃料タンク３１から供給される混合燃料と所望する割合で混合され、燃料ポンプ６１によってインジェクタ９に供給される。

メイン燃料タンク２１内部のフロート式吸入部２２は、混合燃料中のガソリンの比重よりも小さくなるように構成されており、混合燃料の油面に浮遊することで油面の上下に従って浮動する。フロート式吸入部２２は、メイン燃料タンク２１の底部と鉛直方向に貫通した燃料吸込口２３を備えており、燃料吸込口２３は上下動自在の燃料導管によって燃料抽出ポンプ２５、逆支弁２６を経由してサブ燃料タンク３１の内部へと連通している。
また、フロート式吸入部２２は、燃料吸込口２３の下端部にアルコールセンサ２４を備えている。アルコールセンサ２４は、混合燃料の誘電率の変化から混合燃料中のアルコール濃度を検出する形式を採用することができ、燃料吸込口２３付近の混合燃料のアルコール濃度を検出し、結果をエンジンＥＣＵ１０へ送信する。この場合、アルコールセンサ２４に代えて、またはアルコールセンサ２４と共に水センサを用いることもできる。
なお、メイン燃料タンク２１は、本発明の混合燃料貯蔵手段に相当する。また、アルコールセンサ２４は、本発明のアルコール濃度検出手段に相当し、フロート式吸入部２２は、本発明の混合燃料抽出手段に相当する。

ここで、メイン燃料タンク２１内に貯蔵される混合燃料について説明する。ガソリンと混合するアルコール燃料としては、メタノール（ＣＨ_３ＯＨ，沸点６４．７℃，密度０．７９ｇ・ｃｍ^−３）、またはエタノール（Ｃ_２Ｈ_５ＯＨ，沸点７８．３℃，密度０．７９ｇ・ｃｍ^−３）を適用することができる。本実施例のエンジン１００は、エタノールを燃料として使用する。燃焼時の酸素に対する量論係数の違いから、アルコール燃料はガソリン燃料に比べて同一の吸入空気量に対してより多くの燃料を必要とする。そのため、ガソリンとアルコールとを混合した燃料は、燃料中のアルコール含有率によって理論空燃比が異なる。例えば、ガソリン１００％燃料の理論空燃比は１４．７であるが、アルコール（エタノール）含有率が４０％（Ｅ４０）の場合、理論空燃比は１２．３であり、アルコール（エタノール）含有率が８５％（Ｅ８５）の場合は、理論空燃比は９．８である。そして、燃料がエタノール１００％のときの理論空燃比は９．０である。

更に、エタノールとガソリンとの混合燃料の相分離について説明する。相分離は、エタノールが親水性であるのに対してガソリンが疎水性であることから、例えば混合燃料中に一定量以上の水分が含まれる場合などに発生する。相分離は、ガソリンの密度（０．７５〜０．７８ｇ・ｃｍ^−３）よりもエタノールおよび水の密度（０．７９ｇ・ｃｍ^−３および１．００ｇ・ｃｍ^−３）のほうが大きいため、通常、メイン燃料タンク２１内の上側にガソリンの相が、下側にアルコール及び水分の相が形成される。このような相分離は、混合燃料を撹拌することによって一時的に解消することができるが、ある程度の時間が経過すると再び相分離が生じる。
このような混合燃料の相分離が生じ、かつメイン燃料タンク２１内の上側の相と下側の相との界面が燃料吸込口よりも上方に位置するときは、燃料吸込口から吸引される混合燃料中のアルコール濃度が高くなると共に、燃料吸込口から水分も吸引される。よって、エンジン１００の始動時やアイドリング中における燃焼が不安定になり、エンジン１００の始動性が悪化してしまう。

図１に示すサブ燃料タンク３１は、その内部にエンジン１００の燃焼に供される混合燃料であって、アルコール濃度が所定値（後述する第２しきい値）未満の、いわゆるガソリンリッチな混合燃料を貯蔵する。サブ燃料タンク３１に貯蔵された混合燃料は、燃料導管４２を通じて流路制御弁４３に達し、前述したメイン燃料タンク２１から供給される混合燃料と所望する割合で混合され、燃料ポンプ６１によってインジェクタ９に供給される。サブ燃料タンク３１は、燃料残留量検出センサ３２を備えており、サブ燃料タンク３１内に貯蔵されている混合燃料の残留量を検出し、結果をエンジンＥＣＵ１０へ送信する。燃料残留量検出センサ３２としては、フロート式、サーミスタ式、目盛読取式、重量式などの種々のセンサを適用することができる。
なお、サブ燃料タンク３１は、本発明の抽出燃料貯蔵手段に相当する。また、燃料残留量検出センサ３２は、本発明の抽出燃料貯蔵量検出手段に相当する。
燃料抽出ポンプ２５は、エンジンＥＣＵ１０の指令に基づいて、メイン燃料タンク２１内部のフロート式吸入部２２からガソリンリッチな混合燃料を吸引抽出してサブ燃料タンク３１内へ移動させる。
なお、燃料抽出ポンプ２５は、本発明の混合燃料抽出手段に相当する。

燃料導管４１、４２および給油口には、それぞれアルコールセンサ５１、５２、５３を備えており、燃料導管４１、４２内部や給油口を通過する混合燃料のアルコール濃度を検出し、検出結果をエンジンＥＣＵ１０へと送信する。そして、燃料導管４１、４２の連結部には流路制御弁４３が設けられている。流路制御弁４３は、インジェクタ９に供給する混合燃料について、メイン燃料タンク２１から供給される混合燃料とサブ燃料タンク３１から供給される混合燃料とを所望する配分に制御可能に構成されている。また、流路制御弁４３は、メイン燃料タンク２１およびサブ燃料タンク３１の燃料導管と給油口との連結部にも設けられており、給油される混合燃料をメイン燃料タンク２１とサブ燃料タンク３１とに所望する配分で供給することができる。

エンジンＥＣＵ１０は、演算処理を行うＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）と、プログラム等を記憶するＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）と、データ等を記憶するＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）やＮＶＲＡＭ（ＮｏｎＶｏｌａｔｉｌｅＲＡＭ）と、を備えるコンピュータである。エンジンＥＣＵ１０は、クランク角センサ、カム角センサ、エアフロメータ、スロットルポジションセンサ、筒内圧検出センサ７１、水温センサ等の検出結果を読み込み、スロットルバルブの動作、吸気弁、排気弁の動作、インジェクタ９の動作、点火プラグの点火時期など、エンジン１００の運転動作を統合的に制御する。また、エンジンＥＣＵ１０は、排気温センサ、Ａ／ＦセンサおよびＯ２センサの検出結果に基づいて燃焼室５の燃焼情報を取得し、最適な燃焼状態となるように気筒内への燃料噴射量を調整するフィードバック制御を実行する。

そして、エンジンＥＣＵ１０は、燃料残留量検出センサ３２およびアルコールセンサ２４の検出結果に基づいて、メイン燃料タンク２１内のガソリンリッチな混合燃料をサブ燃料タンク３１へと移動させる制御を実行する。エンジンＥＣＵ１０は、燃料残留量検出センサ３２の検出結果に基づいて、サブ燃料タンク３１内の混合燃料の残留量が所定値（第１しきい値）未満であるか否かを判断する。ここで、第１しきい値は、エンジン１００の始動に用いるために充分な任意の混合燃料量を適用することができるが、例えばサブ燃料タンク３１の容量の１０［％］とすることができる。
つづいて、エンジンＥＣＵ１０は、サブ燃料タンク３１内の混合燃料の残留量が所定値未満であった場合に、メイン燃料タンク２１の内部のフロート式吸入部２２に設けられたアルコールセンサ２４の検出結果に基づいて、燃料吸込口２３付近の混合燃料のアルコール濃度が所定値（第２しきい値）未満であるか否かを判断する。ここで、第２しきい値は、エンジン１００の始動に用いるために好適な任意のアルコール濃度を適用することができるが、例えば２０［％］とすることができる。
エンジンＥＣＵ１０は、燃料吸込口２３付近の混合燃料のアルコール濃度が所定値未満であった場合に、燃料抽出ポンプ２５に駆動を指令する。燃料抽出ポンプ２５は、エンジンＥＣＵ１０の指令に基づいて、メイン燃料タンク２１内部のフロート式吸入部２２の燃料吸込口２３からガソリンリッチな混合燃料を吸引抽出してサブ燃料タンク３１内へ移動させる。そして、エンジンＥＣＵ１０は、サブ燃料タンク３１内の混合燃料の残留量が所定値以上の場合に、または燃料吸込口２３付近の混合燃料のアルコール濃度が所定値以上の場合に、燃料抽出ポンプ２５に停止を指令して混合燃料の抽出を停止する。

この制御を実行することにより、サブ燃料タンク３１内にガソリンリッチな混合燃料を常時一定量以上貯蔵することができる。よって、エンジン１００の始動時や低負荷運転時に、サブ燃料タンク３１に貯蔵された安定した性状の混合燃料を供給することができることから、エンジン１００の始動性やアイドリング時の安定性を向上させることができる。

更に、エンジンＥＣＵ１０は、アルコールセンサ５１、５２の検出結果に基づいて、メイン燃料タンク２１から供給される混合燃料とサブ燃料タンク３１から供給される混合燃料との配分を制御する。エンジンＥＣＵ１０は、筒内圧検出センサ７１からの燃焼室５の圧力情報に基づいて、エンジン１００の運転状態を認識する。そして、エンジンＥＣＵ１０は、アルコールセンサ５１、５２の検出結果に基づいて各燃料タンクから供給される混合燃料のアルコール濃度を認識し、流路制御弁４３に指令する。流路制御弁４３は、エンジンＥＣＵ１０からの指令に従って、インジェクタ９に供給する混合燃料について、メイン燃料タンク２１から供給される混合燃料とサブ燃料タンク３１から供給される混合燃料との配分を、エンジン１００の運転状態に応じて所望する配分に制御する。

この制御を実行することにより、エンジン１００の始動時や低負荷運転時にはアルコール濃度の低い、すなわちサブ燃料タンク３１に貯蔵されたガソリンリッチな混合燃料をエンジン１００に供給することで、エンジン１００の始動性やアイドリング時の安定性を向上させることができる。一方、エンジン１００が中・高負荷状態にある場合は、サブ燃料タンク３１に貯蔵された混合燃料と、アルコール濃度の高い、すなわちメイン燃料タンク２１に貯蔵された混合燃料とを所望の割合でエンジン１００に供給することで、車両の燃費や排気エミッションを向上させることができる。このように、エンジン１００の運転状態に応じて適切なアルコール濃度の混合燃料を供給することができる。
なお、エンジンＥＣＵ１０は、本発明の抽出燃料貯蔵量管理手段に相当する。

つづいて、エンジンＥＣＵ１０の制御の流れに沿って、車両制御システム１の動作を説明する。図２はエンジンＥＣＵ１０の処理の一例を示すフローチャートである。本実施例の車両制御システム１は、混合燃料貯蔵手段と、アルコール濃度検出手段と、混合燃料抽出手段と、抽出燃料貯蔵手段と、抽出燃料貯蔵量検出手段と、抽出燃料貯蔵量管理手段とを備えることで、サブ燃料タンク内に貯蔵された混合燃料が所定量未満のときに、メイン燃料タンク内に貯蔵された混合燃料の中でアルコール濃度が所定値未満の混合燃料をサブ燃料タンクへ移動させる制御を実行する。

エンジンＥＣＵ１０の制御は、エンジンの始動要求がされると、すなわちイグニッションスイッチがＯＮにされると開始する。まず、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ１で、燃料残留量検出センサ３２の検出結果に基づいて、サブ燃料タンク３１内の混合燃料の残留量を検出する。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ１の処理を終えると、次のステップＳ２へ進む。

ステップＳ２で、エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ１で検出したサブ燃料タンク３１内の混合燃料の残留量が第２しきい値未満であるか否かを判断する。ここで、第２しきい値については前述したために、その詳細な説明は省略する。サブ燃料タンク３１内の混合燃料の残留量が第２しきい値未満でない場合（ステップＳ２／ＮＯ）、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ６へ進む。サブ燃料タンク３１内の混合燃料の残留量が第２しきい値未満である場合（ステップＳ２／ＹＥＳ）は、エンジンＥＣＵ１０は次のステップＳ３へ進む。

ステップＳ３で、エンジンＥＣＵ１０は、メイン燃料タンク２１の内部のフロート式吸入部２２に設けられたアルコールセンサ２４の検出結果に基づいて、燃料吸込口２３付近の混合燃料のアルコール濃度を検出する。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ３の処理を終えると、次のステップＳ４へ進む。

ステップＳ４で、エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ３で検出した燃料吸込口２３付近の混合燃料のアルコール濃度が第１しきい値未満であるか否かを判断する。ここで、第１しきい値については前述したために、その詳細な説明は省略する。燃料吸込口２３付近の混合燃料のアルコール濃度が第１しきい値未満でない場合（ステップＳ４／ＮＯ）、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ６へ進む。燃料吸込口２３付近の混合燃料のアルコール濃度が第１しきい値未満である場合（ステップＳ４／ＹＥＳ）は、エンジンＥＣＵ１０は次のステップＳ５へ進む。

ステップＳ５で、エンジンＥＣＵ１０は、燃料抽出ポンプ２５に駆動を指令し、メイン燃料タンク２１内部のフロート式吸入部２２の燃料吸込口２３からガソリンリッチな混合燃料を吸引抽出してサブ燃料タンク３１内へ移動させる。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ５の処理を終えると、ステップＳ１へと戻り、サブ燃料タンク３１内の混合燃料の残留量が第２しきい値以上となるまで上記の処理を繰り返す。

ステップＳ２の判断がＮＯである場合、またはステップＳ４の判断がＮＯである場合、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ６へ進む。ステップＳ６で、エンジンＥＣＵ１０は、燃料抽出ポンプ２５に停止を指令し、混合燃料の抽出を停止する。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ６の処理を終えると、制御の処理を終了する。

以上のように、本実施例の車両制御システムは、混合燃料貯蔵手段と、アルコール濃度検出手段と、混合燃料抽出手段と、抽出燃料貯蔵手段と、抽出燃料貯蔵量検出手段と、抽出燃料貯蔵量管理手段とによって、サブ燃料タンク内に貯蔵された混合燃料が所定量未満のときに、メイン燃料タンク内に貯蔵された混合燃料の中でアルコール濃度が所定値未満の混合燃料をサブ燃料タンクへ移動させることで、サブ燃料タンク内にガソリンリッチな混合燃料を常時一定量以上貯蔵することができる。よって、エンジンの始動時や低負荷運転時に、サブ燃料タンクに貯蔵された安定した性状の混合燃料を供給することができることから、エンジンの始動性やアイドリング時の安定性を向上させることができる。

つづいて、本発明の実施例２について説明する。本実施例の車両制御システム２は、実施例１の車両制御システム１とほぼ同様の構成となっているが、車両制御システム２は、メイン燃料タンク２１内の混合燃料の温度を検出する混合燃料温度検出手段を有する点で車両制御システム１と相違している。
また、車両制御システム２は、メイン燃料タンク２１内部の混合燃料の少なくとも一部が凍結しているか否かを判断する凍結判断手段を有する点で車両制御システム１と相違している。
そして、車両制御システム２は、メイン燃料タンク２１内部の凍結した混合燃料を解凍する解凍手段を有する点で車両制御システム１と相違している。

図３は、本発明の内燃機関の制御装置を組み込んだ車両制御システム２の概略構成を示した構成図である。なお、図３にはエンジンの１気筒の構成のみを示し、実施例１と同様の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。

本実施例の車両制御システム２は、実施例１と同様に車両内部にエンジンＥＣＵ１０を備えている。このエンジンＥＣＵ１０が、メイン燃料タンク２１内の混合燃料の凍結を判断する凍結判断手段を実行する。０℃以下の低温環境で車両が放置されると、混合燃料の分離によってメイン燃料タンク２１内の底部付近に集約された混合燃料中の水分が凍結する場合がある。エンジンＥＣＵ１０は、後述する燃料温度センサ８１の検出結果に基づいて、メイン燃料タンク２１内の混合燃料の少なくとも一部が凍結していると判断した場合、後述するヒータ９１に加熱の指令を送信する。

また、車両制御システム２は、メイン燃料タンク２１の底部に燃料温度センサ８１を備えている。この燃料温度センサ８１が、メイン燃料タンク２１内の混合燃料の温度を検出し、検出結果をエンジンＥＣＵ１０へ送信する混合燃料温度検出手段を実行する。この場合、燃料温度センサ８１は、メイン燃料タンク２１から混合燃料を導出する燃料導管４１の近傍に設けることもできる。また、燃料温度センサ８１は、メイン燃料タンク２１の所定の場所に１つに限らず複数個設けることもできる。

そして、車両制御システム２は、メイン燃料タンク２１の底部および側面部の下側にヒータ９１を備えている。このヒータ９１が、メイン燃料タンク２１内部の凍結した混合燃料を解凍する解凍手段を実行する。ヒータ９１は、例えばＰＴＣヒータを適用することができ、エンジンＥＣＵ１０からの指令に従って、車両のバッテリから供給される電力によってメイン燃料タンク２１の底部および側面部の下側を加熱する。この処理によって、メイン燃料タンク２１内の底部付近で凍結した混合燃料を速やかに解凍することができる。よって、低温環境下においてアルコールとガソリンとの混合燃料が相分離した場合でも、内燃機関の始動時や低負荷運転時に安定した性状の燃料を供給することができる。この場合、ヒータ９１の設置部位は、本実施例の部位に限らず、車両の使用環境やメイン燃料タンク２１の形状等に応じて、メイン燃料タンク２１の任意の部位に設けることができる。また、ヒータ９１は、エンジン１００の排熱を用いる構成や、予め蓄熱した熱を用いる構成とすることもできる。

つづいて、エンジンＥＣＵ１０の制御の流れに沿って、車両制御システム２の動作を説明する。図４はエンジンＥＣＵ１０の処理の一例を示すフローチャートである。本実施例の車両制御システム２は、混合燃料貯蔵手段と、混合燃料温度検出手段と、凍結判定手段と、解凍手段とを備えることで、メイン燃料タンク内に貯蔵された混合燃料の温度の検出結果から、混合燃料の少なくとも一部が凍結しているか否かを判断し、凍結していると判断した場合に、凍結した混合燃料を解凍する制御を実行する。

エンジンＥＣＵ１０の制御は、エンジンの始動要求がされると、すなわちイグニッションスイッチがＯＮにされると開始する。まず、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ７で、燃料温度センサ８１の検出結果に基づいて、メイン燃料タンク２１内の混合燃料の温度を検出する。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ７の処理を終えると、次のステップＳ８へ進む。

ステップＳ８で、エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ７で検出したメイン燃料タンク２１内の混合燃料の温度が第３しきい値以下であるか否かを判断する。ここで、第３しきい値は、メイン燃料タンク２１内の混合燃料中の水分が凍結するために充分な任意の温度を適用することができるが、例えば０℃に設定することができる。メイン燃料タンク２１内の混合燃料の温度が第３しきい値以下でない場合（ステップＳ８／ＮＯ）、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ１０へ進む。メイン燃料タンク２１内の混合燃料の温度が第３しきい値以下である場合（ステップＳ８／ＹＥＳ）は、エンジンＥＣＵ１０は次のステップＳ９へ進む。

ステップＳ９で、エンジンＥＣＵ１０は、ヒータ９１に加熱の指令を送信し、メイン燃料タンク２１の底部と側面部の下側を加熱することで凍結した混合燃料の解凍を実行する。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ９の処理を終えると、ステップＳ７へと戻り、メイン燃料タンク２１内の混合燃料の温度が第３しきい値を超えるまで上記の処理を繰り返す。

ステップＳ８の判断がＮＯである場合、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ１０へ進む。ステップＳ１０で、エンジンＥＣＵ１０は、メイン燃料タンク２１内の混合燃料の解凍が完了したと判断し、ヒータ９１に加熱の停止を指令する。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ１０の処理を終えると、制御の処理を終了する。

以上のように、本実施例の車両制御システムは、混合燃料貯蔵手段と、混合燃料温度検出手段と、凍結判定手段と、解凍手段とによって、メイン燃料タンク内に貯蔵された混合燃料の温度の検出結果から、混合燃料の少なくとも一部が凍結しているか否かを判断し、凍結していると判断した場合に、凍結した混合燃料を解凍する制御を実行することで、メイン燃料タンク内の底部付近で凍結した混合燃料を速やかに解凍することができる。よって、低温環境下においてアルコールとガソリンとの混合燃料が相分離した場合でも、内燃機関の始動時や低負荷運転時に安定した性状の燃料を供給することができることから、エンジンの始動性やアイドリング時の安定性を向上させることができる。

上記実施例は本発明を実施するための一例にすぎない。よって本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

実施例１の車両制御システムの概略構成を示した構成図である。実施例１のエンジンＥＣＵが行う制御のフローを示している。実施例２の車両制御システムの概略構成を示した構成図である。実施例２のエンジンＥＣＵが行う制御のフローを示している。

符号の説明

１車両制御システム
５燃焼室
６ピストン
７コネクティングロッド
８クランクシャフト
９インジェクタ
１０エンジンＥＣＵ（抽出燃料貯蔵量管理手段，凍結判断手段）
２１メイン燃料タンク（混合燃料貯蔵手段）
２２フロート式吸入部（混合燃料抽出手段）
２３燃料吸込口
２４アルコールセンサ（アルコール濃度検出手段）
２５燃料抽出ポンプ（混合燃料抽出手段）
２６逆支弁
３１サブ燃料タンク
３２燃料残留量検出センサ（抽出燃料貯蔵量検出手段）
４１，４２燃料導管
４３流路制御弁
５１〜５３アルコールセンサ
６１燃料ポンプ
７１筒内圧検出センサ
８１燃料温度センサ（混合燃料温度検出手段）
９１ヒータ（解凍手段）
１００エンジン

Claims

アルコールとガソリンとを任意の割合で混合した混合燃料を貯蔵する混合燃料貯蔵手段を備える内燃機関であって、
前記混合燃料貯蔵手段によって貯蔵された混合燃料中のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、
前記混合燃料貯蔵手段によって貯蔵された混合燃料から、前記アルコール濃度検出手段の検出結果が第１しきい値未満の混合燃料を抽出する混合燃料抽出手段と、
前記混合燃料抽出手段によって抽出された抽出燃料を貯蔵する抽出燃料貯蔵手段と、
前記抽出燃料貯蔵手段によって貯蔵された抽出燃料の貯蔵量を検出する抽出燃料貯蔵量検出手段と、
前記抽出燃料貯蔵量検出手段の検出結果が第２しきい値未満の場合に、前記混合燃料抽出手段によって混合燃料の抽出を実行する抽出燃料貯蔵量管理手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
アルコールとガソリンとを任意の割合で混合した混合燃料を貯蔵する混合燃料貯蔵手段を備える内燃機関であって、
前記混合燃料貯蔵手段によって貯蔵された混合燃料の温度を検出する混合燃料温度検出手段と、
前記混合燃料温度検出手段の検出結果に基づいて、前記混合燃料貯蔵手段によって貯蔵された混合燃料の少なくとも一部が凍結しているか否かを判断する凍結判断手段と、
前記凍結判断手段によって前記混合燃料が凍結していると判断された場合に、凍結した前記混合燃料を解凍する解凍手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。