JP2011021488A - 燃料供給方法及び燃料供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ガソリンとアルコールとの混合燃料からガソリンとアルコールとを分離して内燃機関に供給する際に、混合燃料の残量に対してアルコールの残量が少なくなった場合でも、ノッキングさせることなく内燃機関の出力の低下を抑制する。
【解決手段】 割合センサ１４とメイン燃料残量センサ１５と残量算出部１７１とで、メインタンク２に収容された混合燃料のエタノール残量を計測する。計測されたアルコール残量が所定の値より低下した場合には、混合燃料収容タンク２内から分離タンク３内に送られて混合燃料から分離したアルコール水溶液に水を加え、水含有率が増加したアルコール水溶液を内燃機関４に供給する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ガソリンとアルコールとの混合燃料を使用する内燃機関の燃料供給方法及び燃料供給システムに関する。

近年、ＣＯ₂排出削減などの環境対策を目的として、ガソリンにアルコール（例えば、エタノール）を添加してなる混合燃料のように、オクタン価が相違する２種類の燃料を混合した混合燃料を使用した運転を行うことが可能な内燃機関が開発されている。

エタノールは、ガソリンと比較するとオクタン価が高く、火花点火燃焼内燃機関に用いた場合の高負荷での運転に適している。特にエタノールは、全負荷において内燃機関の高出力を得ることができる。これに対し、ガソリンは、エタノールと比較するとオクタン価が低いため、低負荷領域や始動時の燃焼を改善するのに適している。

内燃機関を推進力発生源として搭載した車両を考えた場合、運転経路や運転者の運転特性、外気条件などによって運転状態が変化する。そのため、エタノールとガソリンの消費量の割合は一定とはならず、一方の燃料だけが多く消費されてなくなってしまうという問題があった。

このような問題を改善するために、従来から種々の技術が考えられている。２種類の燃料を適切に使用する従来技術として、例えば、特許文献１には、内燃機関の負荷、回転数及び２種類の燃料残量に基づいて、２種類の燃料（エタノールとガソリン）の使用比率を変更する技術が開示されている。

具体的には、内燃機関の負荷と回転数に基づいて、運転状態に適合した燃料（一方の燃料又は両方の燃料）を選択する。そして、適合した燃料が一方の燃料の場合、適合した燃料の残量が予め定められた最小値より多ければ適合した燃料を使用し、適合した燃料の残量が最小値以下であれば他方の燃料を使用して火花点火燃焼とする。また、適合した燃料が両方の種類の燃料の場合、どちらか一方の種類の燃料の残量が最小値以下であれば他方の燃料のみを使用し、両方の燃料の残量が最小値より多ければ残量の多い方の燃料の使用比率（混合比）を大きくする。

この技術では、２種類の燃料を使用する際に、両方の燃料の残量が共に最小値より多い場合には残量がより多いほうの燃料の使用比率を大きくするようにしているため、一方の燃料だけが多く消費されてなくなることを抑制することができる。

特許３９５１５５８号公報

しかしながら、２種類の燃料にはそれぞれ適した負荷領域がある。上記特許文献１に記載の従来技術では、一方の燃料の残量が最小値以下になると他方の燃料だけを使用するため、例えば、エタノールが最小値以下になるとガソリンだけを使用することになる。そのため、特に、要求負荷が全負荷（最大の要求負荷）であるときにノッキングを発生しやすくなり、全負荷に対応する本来の出力トルク（エタノールを十分に使用した場合に発生させ得る出力トルク）を内燃機関に発生させることができないという問題があった。

また、両方の燃料の残量が共に最小値より多い場合には、残量がより多い方の燃料の使用比率を高くするようにしているため、２種類の燃料の割合が要求負荷に対して適切な割合となるとは限らない。そのため、一方の燃料だけが多く消費されることを抑制することはできるが、要求負荷が全負荷のときに全負荷に対応する本来の出力トルクを内燃機関に発生させることができるとは限らないという問題があった。

例えば、全開状態での長時間運転等のように、エンジンの運転状況により、分離した含水アルコールの残量が極端に低下する場合がある。その結果、エンジンの要求負荷に適した量の含水アルコールを供給することが困難になり、高負荷領域ではエンジン出力の低下を招く恐れがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ガソリンとアルコールとの混合燃料からガソリンとアルコールとを分離して内燃機関に供給する際に、混合燃料の残量に対してアルコールの残量が少なくなった場合でも、ノッキングさせることなく内燃機関の出力の低下を抑制することができる燃料供給方法及びシステムを提供することを目的とする。

本発明は、混合燃料収容タンクに収容されたガソリンとアルコールとの混合燃料からガソリンとアルコールを分離し、分離したガソリンとアルコールを少なくとも内燃機関の要求負荷に応じて設定した噴射割合で内燃機関に供給する燃料供給方法であって、前記混合燃料収容タンク内のアルコール残量を計測するアルコール残量計測ステップと、前記アルコール残量計測ステップで計測されたアルコール残量が所定の値より低下した場合には、前記混合燃料収容タンク内の混合燃料から分離したアルコール水溶液に水を加え、水含有率が増加したアルコール水溶液を前記内燃機関に供給するアルコール供給ステップとを備えることを特徴とする。

本発明の燃料供給方法によれば、混合燃料収容タンク内のアルコール残量を計測し、その計測されたアルコール残量が所定の値より低下した場合には、前記混合燃料収容タンク内の混合燃料から分離したアルコール水溶液に水を加え、水含有率が増加したアルコール水溶液を前記内燃機関に供給する。これにより、エンジンの運転状況によって、分離した含水アルコールの残量が極端に低下した場合でも、エンジンの要求負荷に適した量の水を含んだアルコールを供給することができ、ノッキングを抑制することができる。また、エンジンに供給するアルコール水溶液におけるアルコールの割合が少なくて済み、アルコールの消費量を節減することができる。

本発明の燃料供給方法において、前記アルコール供給ステップでは、前記混合燃料から分離したアルコール水溶液をアルコールタンク内に溜め、該アルコールタンクからアルコールの供給路を介して前記内燃機関に前記アルコール水溶液を供給するようにし、該アルコール供給路又は前記アルコールタンク内に水を加えることが好ましい。

この燃料供給方法によれば、混合燃料から分離したアルコール水溶液を内燃機関に供給するアルコール供給路、又はアルコール水溶液を溜めるアルコールタンク内に水を加えるので、アルコール水溶液の水含有量を容易且つ的確に増量することができる。

また、本発明は、ガソリンとエタノールとの混合燃料を収容する混合燃料収容タンクと、該混合燃料収容タンクに収容された混合燃料のガソリンとエタノールとを上下に分離させた状態で収容する分離タンクとを備え、該分離タンクからガソリンとエタノールとを各別に内燃機関に供給する燃料供給システムにおいて、前記混合燃料収容タンク内のアルコール残量を計測するアルコール残量計測手段と、前記アルコール残量計測手段で計測されたアルコール残量が所定の値より低下した場合には、前記分離タンク内で混合燃料から分離したアルコール水溶液に水を加える水供給手段と、該水供給手段により水含有率が増加したアルコール水溶液を前記内燃機関に供給するアルコール供給手段とを備えることを特徴とする。

本発明の燃料供給システムによれば、混合燃料収容タンク内のアルコール残量が計測され、その計測されたアルコール残量が所定の値より低下した場合には、前記混合燃料収容タンク内の混合燃料から分離したアルコール水溶液に水を加えて水含有率が増加したアルコール水溶液が前記内燃機関に供給される。これにより、エンジンの運転状況によって、分離した含水アルコールの残量が極端に低下した場合でも、エンジンの要求負荷に適した量の水を含んだアルコールを供給することができ、ノッキングを抑制することができる。また、エンジンに供給するアルコール水溶液におけるアルコールの割合が少なくて済み、アルコールの消費量を節減することができる。

本発明の燃料供給システムにおいて、前記アルコール供給手段は、前記分離タンク内で混合燃料から分離したアルコール水溶液を溜めるアルコールタンクと、該アルコールタンクから前記内燃機関に前記アルコール水溶液を供給するアルコール供給路とで構成され、前記水供給手段は、前記アルコール供給路の途中で或いは前記アルコールタンク内に、水を加えるように構成されることが好ましい。

この燃料供給システムによれば、混合燃料から分離したアルコール水溶液を内燃機関に供給するアルコール供給路、又はアルコール水溶液を溜めるアルコールタンク内に水が加えられるので、アルコール水溶液の水含有量を容易且つ的確に増量することができる。

本発明のいずれの態様によっても、混合燃料の残量に対してアルコールの残量が少なくなった場合のアルコールの消費量を少なくして混合燃料に対するアルコールの残量の低下を抑制し、要求負荷が全負荷のときのアルコールの噴射量を維持することが可能となり、混合燃料の残量に対してアルコールの残量が少なくなった場合でも、内燃機関の出力トルクの低下を抑制することができる。

本発明の燃料供給方法が適用される燃料供給システムの構成を概略的に示す図。 図１に示したＥＣＵのより具体的な制御処理機能を示すブロック図。 図２に示したエタノール領域マップの一例を示す図。 図２に示したエタノール噴射比率マップ群に登録されるエタノール噴射比率マップの一例を示す図。 図２に示したエタノール噴射比率マップ群に登録されるエタノール噴射比率マップの一例を示す図。 図２に示したエタノール噴射比率マップ群に登録されるエタノール噴射比率マップの一例を示す図。 要求負荷に応じて設定されるエタノール水溶液の水含有率を示す図。 別の実施形態の燃料供給システムの構成を示す図。

以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。また、以下の実施形態では、アルコールとしてエタノールを用いた場合を例に挙げて説明する。

図１は、本発明の燃料供給方法が適用される内燃機関の燃料供給システム１の構成を概略的に示す図である。図示の燃料供給システム１は、ガソリンとエタノールとの混合燃料を収容するメインタンク２と、メインタンク２に収容された混合燃料のガソリンとエタノールとを上下に分離させた状態で収容する分離タンク３とを備え、分離タンク３からガソリンとエタノールとを各別に内燃機関４に供給する。なお、メインタンク２は、本発明における混合燃料収容タンクに相当する。

内燃機関４は、本実施形態では、図示を省略する複数の気筒（例えば４気筒）を有する火花点火方式の内燃機関であり、その各気筒毎に、ガソリン用の燃料噴射弁５とエタノール用の燃料噴射弁６とを備えている。図１では、１気筒分の燃料噴射弁５，６を代表的に図示している。これらの燃料噴射弁５，６は、本実施形態では、ポート噴射方式による燃料噴射を行う燃料噴射弁である
内燃機関４は、圧縮着火方式や予混合圧縮着火方式などの自己着火方式の内燃機関であってもよく、単気筒の内燃機関であってもよい。また、内燃機関４の各気筒に対する２種類の燃料の燃料噴射方式は、ポート噴射方式に限らず、いずれか一方の種類の燃料の燃料噴射方式が筒内噴射方式であってもよい。

メインタンク２には、メインタンク２内の混合燃料に水を混合してなる混合液を攪拌・加圧して分離タンク３に供給する第１のフィードポンプ７が付設されている。この場合、フィードポンプ７の吸入口は、メインタンク２内の混合燃料の液中に連通される一方、フィードポンプ７の吐出口は、混合燃料供給路１０を介して分離タンク３の下部に接続されている。また、メインタンク２及び分離タンク３とは別に設けられた水タンク８が、第１の流量制御弁１１を介装した第１の水供給路９ａを介して、混合燃料供給路１０に介装した第１のインジェクタ１６に接続されている。

従って、第１のフィードポンプ７は、その吸入口からメインタンク２内の混合燃料を吸入して混合燃料供給路１０に送り込むと共に、第１の流量制御弁１１が開弁されることで水タンク８内から水供給路９ａに引き込まれた水がインジェクタ１６で混合燃料に加えられ、その混合燃料と水との混合液が、混合燃料供給路１０を介して分離タンク３に供給される。このとき、後述のＥＣＵ１７からの制御信号で流量制御弁１１の開度を制御することにより、混合燃料に混合する水の量を調整することが可能となっている。

分離タンク３は、その内部空間の上部側にガソリンを収容すると共に、下部側にエタノールと水との混合液（エタノール水溶液）を収容するタンクである。

本実施形態では、フィードポンプ７により分離タンク３に供給される混合液は、ガソリンとエタノールとの混合燃料に水を混合したものである。この混合液において、エタノールはガソリンよりも親水性が高い。また、ガソリンの比重は、エタノール及び水の比重よりも小さい。このため、分離タンク３に供給される混合液のうち、その供給過程で混じり合うエタノールと水とから成るエタノール水溶液とガソリンが、分離タンク３内で自然に分離し、分離タンク３の内部空間の上部側と下部側とにそれぞれガソリン、エタノール水溶液が溜まることとなる。

この場合、ガソリンとエタノール水溶液とは、エタノール水溶液の上端面を界面として互いに接した状態で分離タンク３内に収容される。これにより、分離タンク３内でガソリンとエタノール水溶液とが分離して収容されることとなる。

このように、ガソリンとエタノール水溶液とを分離させて収容する分離タンク３の内部空間のうち、ガソリンが溜まる上部側の空間は、分離タンク３の上部から導出されたガソリン供給路１２を介してガソリン用の燃料噴射弁５に接続されている。これにより、分離タンク３内の加圧されたガソリンが、ガソリン供給路１２を介して燃料噴射弁５に供給される。そして、燃料噴射弁５を開弁することにより、燃料噴射弁５から加圧されたガソリンが噴射され、内燃機関４の気筒に供給される。

なお、分離タンク３内のガソリンが過剰になった（これは、後述の界面センサ２３からＥＣＵ１７に送られる信号で検知される。）と判断された場合に、分離タンク３からメインタンク２内にガソリンのみを戻すため、分離タンク３の上部からメインタンク２に連通する戻し路１２Ｒと、この戻し路１２Ｒを通常は閉じているが上記のガソリンを戻すときに開くための開閉弁１２ｖが設けられている。

また、分離タンク３の内部空間のうち、エタノール水溶液が溜まる下部側の空間は、分離タンク３の下部から導出された第１のエタノール供給路１３ａを介して、エタノールタンク１８に接続されている。第１のエタノール供給路１３ａには、第２の流量制御弁１９が介装されている。従って、後述のＥＣＵ１７からの信号で第２の流量制御弁１９の開度を制御することにより、分離タンク３から第１のエタノール供給路１３ａを介してエタノールタンク１８に送り込むエタノール水溶液の量を調整することが可能となっている。

エタノールタンク１８には、その中に溜まっているエタノール水溶液を加圧してエタノール用の燃料噴射弁６に供給する第２のフィードポンプ２０が付設されている。この場合、フィードポンプ２０の吸入口は、エタノールタンク１８内のエタノール水溶液中に連通される一方、フィードポンプ２０の吐出口は、第２のインジェクタ２１を介装した第２のエタノール供給路１３ｂを介して燃料噴射弁６に接続されている。

また、第２のインジェクタ２１には、第１の水供給路９ａから分岐した第２の水供給路９ｂが接続され、第２の水供給路９ｂには第３の流量制御弁２２が介装されている。従って、この流量制御弁２２が開いた状態では、水タンク８内の水が第２のインジェクタ２１に供給される。

従って、第２のフィードポンプ２０は、その吸入口からエタノールタンク１８内の加圧されたエタノール水溶液を吸入して第２のエタノール供給路１３ｂに送り込むと共に、第３の流量制御弁２２が開弁されることで、水タンク８内から第２の水供給路９ｂに引き込まれた水が第２のインジェクタ２１でエタノール水溶液に加えられ、水が増量されたエタノール水溶液が、燃料噴射弁６に供給される。このとき、後述のＥＣＵ１７からの信号で第３の流量制御弁２２の開度を制御することにより、エタノール水溶液に加える水の量を調整することができる。そして、燃料噴射弁６を開弁することにより、エタノール水溶液が燃料噴射弁６から噴射され、内燃機関４の気筒に供給される。

本実施形態の燃料供給システム１は、上述した構成のほか、メインタンク２内の混合燃料におけるエタノールの含有割合に応じた出力を発生する割合センサ１４と、メインタンク２内の混合燃料の残量に応じた出力を発生するメイン燃料残量センサ１５と、分離タンク３内の上層と下層の２種燃料（この場合、ガソリンとエタノール水溶液）の境界面を検知する界面センサ２３と、エタノールタンク１８内のエタノール水溶液中のエタノール濃度を検出するエタノール濃度センサ２４とを備えると共に、燃料噴射弁５，６や内燃機関４の点火装置（図示せず）等の動作制御を行う制御装置として、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）１７を備えている。

割合センサ１４は、メインタンク２内に配置されており、例えば、メインタンク２内の混合燃料中のエタノールの含有割合（濃度）を検出する濃度センサにより構成される。この割合センサ１４は、メインタンク２内の混合燃料におけるエタノールの含有割合に応じた出力を発生する。以下、割合センサ１４の出力により示される混合燃料中のエタノールの含有割合を「混合燃料エタノール割合」という。この混合燃料エタノール割合は、パーセンテージで表すものとする。

なお、割合センサ１４は、混合燃料中のガソリンの含有割合（濃度）を検出する濃度センサにより構成してもよい。この場合、割合センサ１４の混合燃料中のガソリンの含有割合をＧａ＿ｒ［％］としたとき、エタノールの含有割合は１００−Ｇａ＿ｒ［％］となる。割合センサ１４は、このようにして混合燃料エタノール割合を求めてもよい。

メイン燃料残量センサ１５は、メインタンク２内に配置されており、メインタンク２内に収容されている混合燃料の量（混合燃料残量）を計測する。

なお、割合センサ１４とメイン燃料残量センサ１５の両センサの機能を１つのセンサで実現するように構成してもよい。

界面センサ２３は、分離タンク３内で上層と下層に分離したガソリンとエタノール水溶液との境界面を検知するために、例えば、次のような磁歪式液面変位センサを用いることができる。

磁歪式液面変位センサとは、上下方向に延びるステムと、その上端に設置された制御部と、その下方でステムに沿って上下移動可能に取り付けられたフロートとを備えて構成される検出器であり、フロートは、比重がガソリンとエタノールの中間の値をとる材料で形成され、その内部にマグネットが配置されている。

使用の際には、分離タンク３内の液体にステムと共にフロートを沈めると、フロートは、その比重によりガソリンとエタノール水溶液との境界面に位置する。このとき、制御部からステム内に張られた磁歪線に電流パルスを加えることで磁歪線の円周方向に磁界を発生させ、この磁界とフロート内のマグネットから発する磁界とのベクトルの相違により、フロートの位置で磁歪線に歪が生じ、磁歪信号として検知される。制御部は、フロートで反射される磁歪信号の反射時間を計測することで、フロートの位置、従ってガソリンとエタノール水溶液との境界面を検知し、その位置を示す検知信号を出力することができる。

エタノール濃度センサ２４は、エタノールタンク１８内に付設され、エタノール水溶液中のエタノールの濃度に応じた出力を発生する。以下、エタノール濃度センサ２４の出力が示すエタノールの濃度を「エタノール水溶液濃度」という。

ＥＣＵ１７は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを含む電子回路ユニットであり、割合センサ１４、メイン燃料残量センサ１５、界面センサ２３及びエタノール濃度センサ２４の出力が入力されると共に、図示しない各種のセンサから、内燃機関４の回転数（内燃機関４の出力軸の回転速度）などの運転状態を示す検出データが入力される。そして、ＥＣＵ１７は、これらの入力データや、予め記憶保持したマップデータなどを基に、所定の制御処理を実行することで、流量制御弁１１，１９，２２及び開閉弁１２ｖの開閉、内燃機関４の各気筒毎の燃料噴射弁５，６の作動、図示しない点火装置などの動作を制御する。

図２は、図１に示したＥＣＵ１７のより具体的な制御処理機能を示すブロック図である。図２において、ＥＣＵ１７は、燃料供給制御部１７０、点火時期制御部１８１、弁制御部１８２を備えている。

燃料供給制御部１７０は、内燃機関４の各気筒の燃焼サイクル毎に、燃料噴射弁５によるガソリンの噴射量と燃料噴射弁６によるエタノール水溶液の噴射量とをそれぞれ規定する操作量（制御入力）としてのガソリン用燃料噴射時間及びエタノール用燃料噴射時間を決定する。燃料供給制御部１７０は、決定したガソリン用燃料噴射時間及びエタノール用燃料噴射時間に応じてそれぞれ燃料噴射弁５，６の動作を制御する。

点火時期制御部１８１は、内燃機関４の各気筒の燃焼サイクル毎に、内燃機関４の各気筒における点火時期を決定し、決定した点火時期に応じて図示しない点火装置を制御する。

弁制御部１８２は、上記３つの流量制御弁１１，１９，２２を次のように制御する。

第１の流量制御弁１１に対して、分離タンク３内のエタノール水溶液のエタノールの濃度が一定の濃度に保たれるように、エタノール濃度センサ２４の出力や割合センサ１４の出力に応じて、流量制御弁１１の開度を制御する。

第２の流量制御弁１９に対して、界面センサ２３の出力が、予め設定された界面上限位置を超えた場合に、流量制御弁１９を開くように制御する。

第３の流量制御弁２２に対して、エタノール濃度センサ２４の出力により、エタノールの不足を検知した場合に、流量制御弁２２を開くように制御する。

図２のように構成されたＥＣＵ１７において、燃料供給制御部１７０は、残量算出部１７１、エタノール領域マップ１７２、エタノール残量判定部１７３、エタノール噴射比率（噴射割合）マップ群１７４、エタノール噴射比率設定部１７５、エタノール要求噴射量決定部１７６、ガソリン要求噴射量決定部１７７、演算部１７８、及び流量・時間変換部１７９，１８０を備えている。

残量算出部１７１は、メイン燃料残量センサ１５から入力される混合燃料残量と、割合センサ１４から入力される混合燃料エタノール割合とに基づいて、メインタンク２内の混合燃料に含まれるエタノール残量を算出する。

なお、割合センサ１４、メイン燃料残量センサ１５及び残量算出部１７１で実現される機能が、本発明のアルコール計測ステップの機能に相当する。

エタノール領域マップ１７２は、メインタンク２内の混合燃料残量に対するエタノール残量の大きさの程度を複数の領域に区分して判定するためのマップであり、メインタンク２内の混合燃料残量に対するエタノール残量の程度が設定される。エタノール領域マップ１７２は、図示しない記憶部（例えば、ＥＣＵ１７内のＲＡＭやＲＯＭなど）に記憶される。

以下、実施形態のＥＣＵ１７による燃料供給方法について説明する。

まず、メインタンク２内に混合燃料が収納されている場合、混合燃料のエタノール濃度が、割合センサ１４で検出される。

混合燃料を分離タンク３で分離させる際には、メインタンク２内のフィードポンプ７を作動させた状態で第１の流量制御弁１１を開くことにより、メインタンク２内の混合燃料と水タンク８内の水を、第１のインジェクタ１１を介して分離タンク３内に圧送する。こうして混合燃料に水が添加されることにより、分離タンク３内で混合燃料が相分離し、比重の大きいエタノールと水の混合物は下層に移動すると共に、比重の小さいガソリン成分は上層に存在する。

このとき、分離タンク３内の上層と下層の２種燃料の界面位置が、センサ２３が設置された上限位置を超えると、センサ２３からの検知信号に応じて、ＥＣＵ１７は、第２の流量制御弁１９を開き、下層のエタノール水溶液をエタノールタンク１８内に移動させる。

エンジンへの燃料供給に際し、ガソリンは燃料噴射弁５を開くことによって供給され、エタノール水溶液は、第２のフィードポンプ２０を作動させた状態で、燃料噴射弁６を開くことによって供給される。

本実施形態によれば、上記ガソリンとエタノール水溶液の噴射は、後述のようにエンジンの要求負荷に応じて、予め定めたマップに基づく噴射割合で行われる。そして、以下で説明する図３に示されたエタノール不足領域に入ると、図７に示すように、要求負荷に応じて、エタノールに含まれる水を増量する。

図７において、縦軸はエタノール水溶液中の水含有率Ｒ＿ｗｔ（％）であり、下限値Ｒ＿ｗｔ１は、通常領域における水含有率の目標値、上限値Ｒ＿ｗｔ２は、エンジン側で定められた水含有率の最大値（許容できる限界値）である。この最大値は、エンジン回転数により変化する。また、ｗ１〜ｗ４は、それぞれ図３のエタノール不足領域ｃ１〜ｃ４における水含有率を表している。

以上の制御を行っても、エタノール残量が０になった場合には、高負荷領域では水をエンジン気筒内に直接導入することにより、ノッキングを抑制することとなる。

なお、本発明は図１の実施形態に限らず、図８のように構成してもよい。
すなわち、図８に示した実施形態では、図１の第２のインジェクタ２１を設けず、エタノールタンク１８の下部は、第２のエタノール供給路１３ｂを介して燃料噴射弁６に接続されると共に、第２の水供給路９ｂを介して水タンク８内の水が供給されるようになっている。この実施形態でも、第３の流量制御弁２２を開くことで、エタノールタンク１８から燃料噴射弁６に供給されるエタノール水溶液の水を増量することができる。

図３は、エタノール領域マップ１７２の一例を示す図である。図３に示したエタノール領域マップ１７２では、エタノール残量を縦軸とし、混合燃料残量を横軸として、混合燃料残量に対するエタノール残量の大きさの程度を予め定められたそれぞれの閾値によって領域ａ１〜ａ４，ｂ１，ｃ１〜ｃ４の９つの領域に分けて設定している。

詳細には、この例では、混合燃料残量に対するエタノール残量の比率に応じて、エタノールの残量の大きさの程度が、領域ａ１〜ａ４，ｂ１，ｃ１〜ｃ４の９つの領域に区分けされる。この場合、各領域ａ１〜ａ４，ｂ１，ｃ１〜ｃ４における混合燃料残量に対するエタノール残量の比率は、領域ａ１〜ａ４，ｂ１，ｃ１〜ｃ４の順番で小さくなる。

領域ａ１は、混合燃料残量に対して最もエタノール残量が多いと判定される領域を示しており、領域ａ２〜ａ４、領域ｂ１、領域ｃ１〜ｃ３順に混合燃料に対するエタノール残量が少ないと判定される領域を示し、領域ｃ４は混合燃料残量に対して最もエタノール残量が少ないと判定される領域を示している。従って、混合燃料残量に対するエタノール残量の比率が小さいほど、エタノールの残量が少ないと判定されることとなる。

図３においては、領域ａ１〜ａ４を混合燃料残量に対してエタノール残量が多いエタノール過剰領域とし、領域ｂ１を混合燃料残量に対してエタノール残量が適量であるエタノール通常領域とし、領域ｃ１〜ｃ４を混合燃料残量に対してエタノール残量が少ないエタノール不足領域としている。

また、図３において、エタノール通常領域の領域ｂ１と、エタノール不足領域の中で混合燃料残量に対してエタノール残量が最も多い領域を示す領域ｃ１とを区分する閾値Ｔｈ１が、本発明における多量側残量と少量側残量との間の閾値に相当する。

従って、混合燃料残量に対するエタノール残量がエタノール過剰領域（領域ａ１〜ａ４）の範囲内、又はエタノール通常領域（領域ｂ１）の範囲内となるエタノール残量が「多量側残量」であり、混合燃料残量に対するエタノール残量がエタノール不足領域（領域ｃ1〜ｃ４）の範囲内となるエタノール残量が「少量側残量」である。

図２に戻って、エタノール残量判定部１７３は、残量算出部１７１によって算出されたエタノール残量、メイン燃料残量センサ１５から入力される混合燃料残量、及びエタノール領域マップ１７２に基づいて、混合燃料残量に対するエタノール残量がエタノール領域マップ１７２のどの領域の範囲内であるのかを求め、混合燃料残量に対するエタノール残量を判定する。

エタノール噴射比率マップ群１７４は、内燃機関４の要求負荷とエタノール噴射比率（内燃機関４の各気筒に供給する燃料全体に対するエタノールの供給割合）の関係をエタノール領域マップ１７２に示した領域ａ１〜ａ４，ｂ１，ｃ１〜ｃ４毎に設定したエタノール噴射比率マップが少なくとも１つ登録される。エタノール噴射比率マップ群１７４は、図示しない記憶部（例えば、ＥＣＵ１７内のＲＡＭやＲＯＭなど）に記憶される。

図４〜図６は、エタノール噴射比率マップ群１７４に登録されるエタノール噴射比率マップの一例を示す図である。図４は、内燃機関４の回転数の検出値（以下、回転数ＮＥという）が低回転状態のときのエタノール噴射比率マップであり、図５は、回転数ＮＥが中回転状態のときのエタノール噴射比率マップを示しており、図６は、回転数が高回転状態のときのエタノール噴射比率マップを示している。すなわち、エタノール噴射比率マップ群１７４には、回転数ＮＥに応じた３つのエタノール噴射比率マップが登録されている。

ここで、低回転状態とは、回転数ＮＥが予め定められた閾値Ｔｈ２以下の場合であり、中回転状態とは、回転数ＮＥが閾値Ｔｈ２より大きく、かつ予め定められた閾値Ｔｈ３以下の場合であり、高回転状態とは、回転数ＮＥが閾値Ｔｈ３より大きい場合である。なお、閾値Ｔｈ２，Ｔｈ３は「閾値Ｔｈ２＜閾値Ｔｈ３」の関係が成り立つものとする。

図４〜図６に示したエタノール噴射比率マップでは、要求負荷を示す指標値として、内燃機関４の各気筒の図示平均有効圧力（ＩＭＥＰ）の目標値である目標ＩＭＥＰを用いている。目標ＩＭＥＰは、例えば、内燃機関４を推進力発生源として搭載した車両のアクセルの操縦量（踏み込み量）や車速などに応じて設定される。

なお、要求負荷を示す指標値としては、目標ＩＭＥＰの代わりに、目標正味平均有効圧力、目標トルク等を使用してもよい。

エタノール噴射比率マップは、横軸を要求負荷とし、縦軸をエタノール噴射比率として、図３に示したエタノール領域マップ１７２の領域ａ１〜ａ４，ｂ１，ｃ１〜ｃ４のそれぞれに対応した要求負荷に対するエタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃが設定されている。ここでは、線ｄ１〜ｄ４がエタノール領域マップ１７２の領域ａ１〜ａ４に対応し、線ｅ１がエタノール領域マップ１７２の領域ｂ１に対応し、線ｆ１〜ｆ４がエタノール領域マップ１７２の領域ｃ１〜ｃ４に対応している。

すなわち、線ｄ１が、混合燃料残量に対するエタノール残量が最も多い場合の要求負荷に対するエタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃの関係を示し、線ｄ２、線ｄ３、線ｄ４、線ｅ１、線ｆ１、線ｆ２、線ｆ３の順に混合燃料残量に対するエタノール残量が少ない場合の要求負荷に対するエタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃの関係を示しており、線ｄ４が、混合燃料残量に対するエタノール残量が最も少ない場合の要求負荷に対するエタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃの関係を示している。

以下、要求負荷に対するエタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃの関係を「要求負荷噴射比率関係」と称し、線ｄ１〜ｄ４，ｅ１，ｆ１〜ｆ４を、要求負荷噴射比率関係ｄ１〜ｄ４，ｅ１，ｆ１〜ｆ４ということがある。

エタノール噴射比率マップの要求負荷噴射比率関係は、基本的には、下記の条件１〜５が成り立つように設定される。
（条件１）要求負荷が高いほど、エタノール噴射比率が大きくなる。
（条件２）要求負荷が全負荷ＦＡ（最大の要求負荷）である場合には、混合燃料残量に対するエタノール残量が少量側残量（図３における領域ｃ１〜ｃ４）である場合におけるエタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃが、混合燃料残量に対するエタノール残量が多量側残量である場合（詳しくは、エタノール残量が多量側残量の領域ａ１〜ａ４，ｂ１のうちの最も少量側残量に近いエタノール通常領域ｂ１に存在する場合）におけるエタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃと同等となる。
（条件３）混合燃料残量に対するエタノール残量が少量側残量であって、かつ要求負荷が全負荷ＦＡより低い場合には、混合燃料残量に対するエタノール残量が多量側残量おけるエタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃよりも低くなる。
（条件４）混合燃料残量に対するエタノール残量が少量側残量であって、要求負荷が全負荷ＦＡより低い場合には、負荷要求が一定である場合のエタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃが、混合燃料残量に対するエタノール残量が少ないほど小さくなる。
（条件５）混合燃料残量に対するエタノール残量が少量側残量あって、かつ要求負荷が全負荷寄りの高負荷側領域である場合、要求負荷の増加に対するエタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃの増加度合いが、要求負荷が高負荷側領域よりも低い低負荷側領域である場合の増加度合いよりも大きくなる。

図４〜図６に示した要求負荷噴射比率関係ｄ１〜ｄ４，ｅ１，ｆ１〜ｆ４では、予め設定された最大比率Ｒ＿ａｌｃ１を上限値として、要求負荷が高いほどエタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃが大きく設定されており、上記（条件１）を満たしている。

なお、図４〜図６では、要求負荷噴射比率関係ｄ１において、要求負荷の全域にわたってエタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃとして最大比率Ｒ＿ａｌｃ１が設定されているように図示されているが、実際には、エタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃは、最低の要求負荷の近傍で、最大比率Ｒ＿ａｌｃ１よりも小さい比率から急激に立ち上がるように設定されている。

図４に示した低回転状態のエタノール噴射比率マップでは、いずれの要求負荷噴射比率関係ｄ1〜ｄ４，ｅ１，ｆ１〜ｆ４でも、要求負荷が全負荷ＦＡの場合、エタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃとして最大比率Ｒ＿ａｌｃ１が設定されている。

図５に示した中回転状態のエタノール噴射比率マップでは、
（１）混合燃料残量に対するエタノール残量が領域ａ１に対応する要求負荷噴射比率関係ｄ1では、要求負荷が全負荷ＦＡの場合、エタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃとして最大比率Ｒ＿ａｌｃ１が設定され、
（２）混合燃料残量に対するエタノール残量が領域ｂ１に対応する要求負荷噴射比率関係ｅ１では、要求負荷が全負荷ＦＡの場合、エタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃとして中回転状態で必要な必要エタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃ２（＜最大比率Ｒ＿ａｌｃ１、詳細は後述する）が設定され、
（３）混合燃料残量に対するエタノール残量が領域ａ２〜ａ４の範囲内に対応する要求負荷噴射比率関係ｄ２〜ｄ４では、エタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃとして最大比率Ｒ＿ａｌｃ１と中回転状態での必要エタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃ２との間の値が設定されている。この場合、混合燃料残量に対するエタノール残量が多いほど全負荷ＦＡ時のエタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃが大きくなるように設定されている。
（４）混合燃料残量に対するエタノール残量が領域ｃ１〜ｃ４の範囲内に対応する要求負荷噴射比率関係ｆ１〜ｄｆでは、エタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃとして必要エタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃ２が設定されている。

また、図６に示した高回転状態のエタノール噴射比率マップは、図５に示した中回転状態のエタノール噴射比率マップと同じ傾向のマップである。ただし、このマップでは、必要エタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃ２の代わりに、必要エタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃ３が用いられている。

ここで、最大比率Ｒ＿ａｌｃ１、必要エタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃ２，Ｒ＿ａｌｃ３は、それぞれ内燃機関４の回転数ＮＥが低回転状態、中回転状態、高回転状態である場合において、要求負荷が全負荷ＦＡであるとき、それぞれの回転状態に対応した所要の最大トルクを、内燃機関４のノッキングを発生させることなく高効率で発生させる（ノッキングを発生させずに、所謂ＭＢＴでの運転を行う）上で必要十分な（概ね必要最低限の）エタノール噴射比率（例えば「全負荷最適エタノール噴射比率」と称する）に設定された値である。

従って、低回転状態の全負荷最適エタノール噴射比率は、最大比率Ｒ＿ａｌｃ１であり、中回転状態の全負荷最適エタノール噴射比率は、必要エタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃ２であり、高回転状態の全負荷最適エタノール噴射比率は、必要エタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃ３である。

また、内燃機関４の回転数ＮＥが低いほどノッキングが発生しやすいので、最大比率Ｒ＿ａｌｃ１、必要エタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃ２，Ｒ＿ａｌｃ３は、「最大比率Ｒ＿ａｌｃ１＞必要エタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃ２＞必要エタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃ３」が成り立つように設定される。

なお、図５及び図６では、エタノール残量過剰領域ａ１〜ａ４に対応する要求負荷噴射比率関係ｄ１〜ｄ４のエタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃの最大値を、全負荷最適エタノール噴射比率より大きく設定しているが、この最大値を、回転状態に対応する全負荷最適エタノール噴射比率（図５では必要エタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃ２、図６では必要エタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃ３）としてもよい。

上述したように、図４に示した低回転状態のエタノール噴射比率マップでは、いずれの要求負荷噴射比率関係ｄ1〜ｄ４，ｅ１，ｆ１〜ｆ４でも、要求負荷が全負荷ＦＡの場合、エタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃとして最大比率Ｒ＿ａｌｃ１が設定されている。

また、図５に示した中回転状態のエタノール噴射比率マップでは、要求負荷が全負荷ＦＡの場合に、混合燃料残量に対するエタノール残量が少量側残量である領域ｃ１〜ｃ４の範囲内に対応する要求負荷噴射比率関係ｆ１〜ｆ４のエタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃは、混合燃料残量に対するエタノール残量が多量側残量となる領域ａ１〜ａ４，ｂ１の範囲内の中で最も混合燃料残量に対するエタノール残量が少ない領域ｂ１の範囲内に対応する要求負荷噴射比率関係ｅ１のエタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃと等しい必要エタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃ２に設定されている。

また、上述したように、図６に示した高回転状態のエタノール噴射比率マップでは、要求負荷が全負荷ＦＡの場合に、混合燃料残量に対するエタノール残量が少量側残量である領域ｃ１〜ｃ４の範囲内に対応する要求負荷噴射比率関係ｆ１〜ｆ４のエタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃは、混合燃料残量に対するエタノール残量が多量側残量となる領域ａ１〜ａ４，ｂ１の範囲内の中で最も混合燃料残量に対するエタノール残量が少ない領域ｂ１の範囲内に対応する要求負荷噴射比率関係ｅ１のエタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃと等しい必要エタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃ３に設定されている。

すなわち、図４〜図６に示した低回転状態、中回転状態、及び高回転状態のエタノール噴射比率マップでは、要求負荷が全負荷ＦＡの場合に、混合燃料残量に対するエタノール残量側残量である領域ｃ１〜ｃ４の範囲内に対応する要求負荷噴射比率関係ｆ１〜ｆ４のエタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃは、回転状態に対応する全負荷最適エタノール噴射比率と同じ値に設定されているので、上記（条件２）を満たしている。

図４〜図６に示したエタノール噴射比率マップでは、混合燃料残量に対するエタノール残量が領域ｃ１〜ｃ４の範囲内に対応する要求負荷噴射比率関係ｆ１〜ｆ４には、要求負荷が全負荷ＦＡより低い場合、エタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃとして、混合燃料残量に対するエタノール残量が多量側残量となる領域ａ１〜ａ４，ｂ１の範囲内の中で最もエタノール残量が少ない領域ｂ１の範囲内に対応する要求負荷噴射比率関係ｅ１のエタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃよりも低い値で、かつ混合燃料残量に対するエタノール残量が少なくなるほど（この場合、要求負荷噴射比率関係ｆ１、要求負荷噴射比率関係ｆ２、要求負荷噴射比率関係ｆ３、要求負荷噴射比率関係ｆ４の順に）低い値を設定している。よって、上記（条件３）を満たしている。

また、図４〜図６に示したエタノール噴射比率マップでは、混合燃料残量に対するエタノール残量が領域ｃ１〜ｃ４の範囲内に対応する要求負荷噴射比率関係ｆ１〜ｆ４では、要求負荷が一定の値の場合のエタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃ１は、例えば、要求負荷が要求負荷Ｆ１０の場合のエタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃに見られるように、混合燃料残量に対するエタノール残量が少量側残量である領域ｃ１〜ｃ４の範囲内の中で、混合燃料残量に対するエタノール残量が小さくなる領域ｃ１、領域ｃ２、領域ｃ３、領域ｃ４の範囲内に対応する要求負荷噴射比率関係ｆ１、要求負荷噴射比率関係ｆ２、要求負荷噴射比率関係ｆ３、要求負荷噴射比率関係ｆ４の順に、小さくなるように設定されている。よって、上記（条件４）を満たしている。

更に、図４〜図６に示したエタノール噴射比率マップでは、混合燃料残量に対するエタノール残量が領域ｃ１〜ｃ４の範囲内に対応する要求負荷噴射比率関係ｆ１〜ｆ４では、要求負荷が予め定められた閾値Ｆ６〜Ｆ９と全負荷ＦＡとの間の値（高負荷側領域の範囲内の値）である場合の要求負荷の増加に対するエタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃの増加度合いを、要求負荷が閾値Ｆ６〜Ｆ９以下の値（低負荷側領域の範囲内の値）である場合の要求負荷の増加に対するエタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃの増加度合いよりも大きくなるように設定されている。よって、上記（条件５）を満たしている。なお、閾値Ｆ６〜Ｆ９は、Ｆ６＜Ｆ７＜Ｆ８＜Ｆ９が成り立つものとする。

すなわち、混合燃料残量に対するエタノール残量が少量側残量の中で混合燃料残量に対するエタノール残量が少ないほど（この場合は、領域ｃ４、領域ｃ３、領域ｃ２、領域ｃ１の順）、エタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃの増加割合が小さいものとなる低負荷側領域が全負荷ＦＡ寄りに近づいて、その領域が拡大する。

換言すれば、混合燃料残量に対するエタノール残量が少量側残量の中で混合燃料残量に対するエタノール残量が少ないほど、要求負荷が高負荷側領域の範囲内の場合の要求負荷の増加に対するエタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃの増加度合いよりも要求負荷の増加に対するエタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃの増加度合いが小さい低負荷側領域が全負荷ＦＡ寄りに拡大する。

更にまた、図４〜図６に示したエタノール噴射比率マップでは、混合燃料残量に対するエタノール残量が最も多い領域ａ１の範囲内に対応する要求負荷噴射比率関係ｄ１では、要求負荷が全負荷ＦＡより低い場合、エタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃとして最大比率Ｒ＿ａｌｃが設定されると共に、混合燃料残量に対するエタノール残量が少なくなるほど（この場合は、要求負荷噴射比率関係ｄ２、要求負荷噴射比率関係ｄ３、要求負荷噴射比率関係ｄ４、要求負荷噴射比率関係ｅ１の順）エタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃが低い値に設定されている。

図２に戻って、エタノール噴射比率設定部１７５は、エタノール残量判定部１７３の判定結果、目標ＩＭＥＰ、回転数ＮＥ、及びエタノール噴射比率マップ群１７４に基づいて、エタノール噴射比率を設定する。なお、エタノール噴射比率設定部１７５が実現する機能が、本発明の燃料噴射割合設定ステップの機能に相当する。

エタノール要求噴射量決定部１７６は、エタノール噴射比率設定部１７５によって設定されたエタノール噴射比率、目標ＩＭＥＰ、回転数ＮＥ、及び予め定められたマップ（図示省略）に基づいて、エタノールの要求噴射量を決定する。

演算部１７８は、エタノール濃度センサ２４の出力であるエタノール水溶液濃度に基づいて、エタノール要求噴射量決定部１７６によって決定されたエタノール要求噴射量をエタノール水溶液要求噴射量に変換する。

流量・時間変換部１８０は、予め定められたデータテーブル又は所定の演算式に基づいて、演算部１７８によって変換されたエタノール水溶液要求噴射量をエタノール用燃料噴射時間に変換する。

ガソリン要求噴射量決定部１７７は、エタノール要求噴射量決定部１７６によって決定されたエタノール要求噴射量と後述のエタノール要求総量とに基づいて、燃料噴射弁５によるガソリンの要求噴射量を決定する。

流量・時間変換部１７９は、予め定められたデータテーブル又は所定の演算式に基づいて、ガソリン要求噴射量決定部１７７によって決定されたガソリン要求噴射量をガソリン用燃料噴射時間に変換する。

次に、ＥＣＵ１７で行われる動作のうち、燃料噴射弁５，６を制御して内燃機関４に供給するガソリンとエタノール水溶液の量を制御する「燃料供給制御処理」と、点火時期を制御する「点火時期制御処理」について説明する。

＜燃料供給制御処理＞
まず、燃料供給制御部１７０によって行われる燃料供給制御処理の動作を説明する。

残量算出部１７１は、メイン燃料残量センサ１５から入力される混合燃料残量と、割合センサ１４から入力される混合燃料エタノール割合とに基づいて、メインタンク２内の混合燃料に含まれるエタノール残量を算出する。具体的には、混合燃料残量に混合燃料エタノール割合を乗算して１００で除算してエタノール残量を算出する。残量算出部１７１は、算出したエタノール残量をエタノール残量判定部１７３に出力する。

エタノール残量判定部１７３は、エタノール残量判定部１７３から入力されるエタノール残量、メイン燃料残量センサ１５から入力される混合燃料残量、及びエタノール領域マップ１７２に基づいて、メインタンク２内の混合燃料残量に対するエタノール残量がエタノール領域マップ１７２のどの領域の範囲内であるのかを判定する。エタノール残量判定部１７３は、判定結果を領域情報（図３に示したエタノール領域マップ１７２の領域ａ１〜ａ４、領域ｂ１、領域ｃ１〜ｃ４のいずれかを示す情報）をエタノール噴射比率設定部１７５と点火時期制御部１８１に出力する。

エタノール噴射比率設定部１７５は、領域情報、目標ＩＭＥＰ、回転数ＮＥ、及びエタノール噴射比率マップ群１７４に基づいて、エタノール噴射比率を設定する。具体的には、まず、エタノール噴射比率設定部１７５は、回転数ＮＥから回転状態を判定し、判定した回転状態に対応するエタノール噴射比率マップをエタノール噴射比率マップ群１７４から選択する。より具体的には、エタノール噴射比率設定部１７５は、回転数ＮＥと閾値Ｔｈ２，Ｔｈ３とを比較して、回転数ＮＥが閾値Ｔｈ２以下の場合には低回転状態に対応するエタノール噴射比率マップを選択し、回転数ＮＥが閾値Ｔｈ２より大きく、かつ予め定められた閾値Ｔｈ３以下の場合には中回転状態に対応するエタノール噴射比率マップを選択し、回転数ＮＥが閾値Ｔ３より大きい場合には高回転状態に対応するエタノール噴射比率マップを選択する。

エタノール噴射比率設定部１７５は、選択したエタノール噴射比率マップの要求負荷噴射比率関係ｄ１〜ｄ４，ｅ１，ｃ１〜ｃ４の中から、領域情報が示す領域ａ１〜ａ４，ｂ１，ｃ１〜ｃ４に対応する要求負荷噴射比率関係ｄ１〜ｄ４，ｅ１，ｃ１〜ｃ４を選択する。エタノール噴射比率設定部１７５は、選択した要求負荷噴射比率関係ｄ１〜ｄ４，ｅ１，ｃ１〜ｃ４から目標ＩＭＥＰに対応するエタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃを求め、求めた値をエタノール噴射比率設定値とする。

エタノール噴射比率設定部１７５は、エタノール噴射比率設定値をエタノール要求噴射量決定部１７６と点火時期制御部１８１とに出力する。また、エタノール噴射比率設定部１７５は、回転数ＮＥによって選択したエタノール噴射比率マップの情報（低回転状態、中回転状態、高回転状態の何れかを示す情報。以下、回転状態情報という）を点火時期制御部１８１に出力する。

エタノール要求噴射量決定部１７６は、エタノール噴射比率設定部１７５から入力されたエタノール要求噴射率設定値、目標ＩＭＥＰ、回転数ＮＥ、及び予め定められたマップ（図示省略）に基づいて、エタノールの要求噴射量を決定する。

具体的には、エタノール要求噴射量決定部１７６は、回転数ＮＥ及び目標ＩＭＥＰから、予め定められたマップ（図示省略）により、目標ＩＭＥＰを実現するために内燃機関４に供給すべき燃料全体の総発熱量を、要求総発熱量として求める。求めた要求総発熱量をエタノールの低位発熱量で除算して、求めた要求総発熱量を発生するために必要なエタノールの量であるエタノール要求総量を求める。求めたエタノール要求総量にエタノール噴射比率を乗算してエタノール要求噴射量を算出する。そのエタノール要求噴射量をガソリン要求噴射量決定部１７７と演算部１７８とに出力する。

ガソリン要求噴射量決定部１７７は、入力されたエタノール要求噴射量とエタノール要求総量とを用いてガソリン要求噴射量を算出する。ガソリン要求噴射量Ga_injは、エタノール要求噴射量をEt_injとし、エタノール要求総量をInj_allとすると、下記の式（１）によって求めることができる。

Ga_inj ＝ ( Inj_all − Et_inj )×(エタノールの低位発熱量)／ガソリンの低位発熱量 ……式（１）
上式（１）の分子は、エタノール要求総量に相当する要求総発熱量から、エタノール要求噴射量に相当する発熱量を差し引いた残余の発熱量を意味している。したがって、その残余の発熱量を発生するために必要なガソリンの量が、ガソリン要求噴射量として算出される。ガソリン要求噴射量決定部１７７は、求めたガソリン要求噴射量を流量・時間変換部１７９に出力する。

演算部１７８は、エタノール濃度センサ２４から入力されるエタノール水溶液濃度の検出値と、エタノール要求噴射量決定部１７６から入力されるエタノール要求噴射量とを用いて、エタノール水溶液要求噴射量を算出する。具体的には、演算部１７８は、エタノール要求噴射量をエタノール水溶液濃度で除算することによって、エタノール水溶液要求噴射量を求める。演算部１７８は、算出したエタノール水溶液要求噴射量を流量・時間変換部１８０に出力する。

なお、ガソリン要求噴射量は、次のようにして決定してもよい。すなわち、前記要求総発熱量を発生するために必要なガソリンの量としてのガソリン要求総量を求め（要求総発熱量をガソリンの低位発熱量で除算する）、そのガソリン要求総量に、エタノール噴射比率設定値に対応するガソリンの供給割合（＝１００−エタノール噴射比率設定値［％］）を乗じることによって、ガソリン要求噴射量を決定する。この場合には、ガソリン要求噴射量をエタノール要求噴射量よりも先に決定するようにしてもよい。

以上のようにして、ガソリン要求噴射量とエタノール水溶液要求噴射量とを算出した後、燃料供給制御部１７０は、流量・時間変換部１７９，１８０での処理を実行する。

流量・時間変換部１７９は、ガソリン要求噴射量決定部１７７から入力されたガソリン要求噴射量から、予め定められたデータテーブル又は所定の演算式に基づいて、ガソリン用燃料噴射時間を求める。

一方、流量・時間変換部１８０は、演算部１７８から入力されたエタノール水溶液要求噴射量から、予め定められたデータテーブル又は所定の演算式に基づいて、エタノール用燃料噴射時間を求める。

燃料供給制御部１７０は、上記流量・時間変換部１７９，１８０が求めたガソリン用燃料噴射時間及びエタノール用燃料噴射時間に応じて、それぞれ燃料噴射弁５，６の動作を制御する。すなわち、燃料噴射弁５の開弁時間をガソリン用燃料噴射時間に制御すると共に、燃料噴射弁６の開弁時間をエタノール用燃料噴射時間に制御する。なお、この場合、各燃料噴射弁５，６の開弁開始タイミングは、内燃機関４の回転数NEや目標IMEPなどの運転状態に応じて決定される。

以上説明した燃料供給制御部１７０での燃料供給制御処理により、エタノール噴射比率によって規定される供給割合で、エタノール及びガソリンの燃料噴射が各燃料噴射弁５，６から行われることとなる。

＜点火時期制御処理＞
次に、点火時期制御部１８１によって行われる点火時期制御処理の動作を説明する。

点火時期制御部１８１は、まず、回転数ＮＥと目標ＩＭＥＰとに基づいて基本点火時期を決定する。例えば、回転数ＮＥと、目標ＩＭＥＰと、基本点火時期との関係を規定するマップを用いて、基本点火時期を決定する。

点火時期制御部１８１は、エタノール残量判定部１７３から入力される領域情報に基づいて、決定した基本点火時期を遅角させるか否かを判定する。具体的には、領域情報が混合燃料残量に対するエタノール残量が、図３に示したエタノール領域マップ１７２の領域ａ１〜ａ４，ｂ１（混合燃料残量に対するエタノール残量が多量側残量）を示す場合には、基本点火時期を遅角させないと判定し、領域情報が混合燃料残量に対するエタノール残量が、図３に示したエタノール領域マップ１７２の領域ｃ１〜ｃ４（混合燃料残量に対するエタノール残量が少量側残量）を示す場合には、基本点火時期を遅角させると判定する。

基本点火時期を遅角させないと判定した場合には、基本点火時期の値を点火時期として決定する。基本点火時期を遅角させると判定した場合には、エタノール噴射比率設定部１７５から入力されたエタノール噴射比率設定値と、目標ＩＭＥＰと回転数ＮＥとがエタノール噴射比率設定値を設定したときと同じ値の場合におけるエタノール通常領域ｂ１のエタノール噴射比率との差に応じて、基本点火時期を遅角する。

具体的には、点火時期制御部１８１は、エタノール噴射比率設定部１７５から入力される回転状態情報に基づいて、エタノール噴射比率マップ群１７４に登録されたエタノール噴射比率マップを選択する。選択したエタノール噴射比率マップのエタノール通常領域ｂ１に対応する要求負荷噴射比率関係ｅ１から目標ＩＭＥＰに対応するエタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃを求める。求めたエタノール噴射比率R＿ａｌｃとエタノール噴射比率設定部１７５から入力されたエタノール噴射比率設定値との差を求める。求めたエタノール噴射比率R＿ａｌｃと、エタノール噴射比率設定部１７５から入力されたエタノール噴射比率設定値との差に応じて、基準点火時期を遅角する。

点火時期制御部１８１は、このように決定した点火時期に応じて内燃機関４の各気筒毎に図示しない点火装置の放電タイミングを制御する。

上述した燃料供給制御部１７０が実行する「燃料供給制御処理」では、要求負荷が全負荷ＦＡより低い場合には、エタノール残量が少なくなるほどエタノール噴射比率を低く設定して、内燃機関４に供給するエタノール水溶液の量を少なくするように制御した。そのため、ノッキングが発生しやすくなる。このノッキングを抑制するために、点火時期制御部１８１が実行する「点火時期制御処理」において、エタノール残量が少なくなったためにエタノール水溶液の量を少なくした場合に点火時期を基本点火時期よりも遅角させるようにしている。

なお、点火時期を基本点火時期よりも遅角させる代わりに、エタノール残量が少なくなった場合に回転数を高く制御する、各気筒の実行圧縮比を低下させるように制御する、ＥＧＲ比率を高くするように制御する等の制御を行うようにしてもよい。

このように、本実施形態では、割合センサ１４が、メインタンク２に収容された混合燃料のエタノールの含有割合を検出し、メイン燃料残量センサ１５が、メインタンク２に収容された混合燃料の残量を検出し、残量算出部１７１が、割合センサ１４が検出した混合燃料の含有割合と、メイン燃料残量センサ１５が検出した混合燃料残量から、混合燃料残量内のエタノール残量を求める。

エタノール残量判定部１７３は、残量算出部１７１によって求められたエタノール残量と、メインタンク２内の混合燃料残量に対するエタノール残量の関係を設定したエタノール領域マップ１７２とに基づいて、混合燃料残量に対するエタノール残量がどの領域ａ１〜ａ４，ｂ１，ｃ１〜ｃ４の範囲内であるのかを判定する。そして、その判定結果と、目標ＩＭＥＰと、回転数ＮＥと、エタノール噴射比率マップ群１７４に登録された、エタノール領域マップ１７２に示した領域ａ１〜ａ４，ｂ１，ｃ１〜ｃ４に対応する内燃機関４の要求負荷とエタノール噴射比率Ｒ＿ａｌｃの関係を示したエタノール噴射比率マップとに基づいて、回転数ＮＥと目標ＩＭＥＰとに応じたエタノール噴射比率を設定する。

エタノール噴射比率マップには、基本的には、上記（条件１）〜（条件５）を満たすように目標ＩＭＥＰと混合燃料残量に対するエタノール残量に応じたエタノール噴射比率との関係が設定されている。よって、エタノール噴射比率設定部１７５は、内燃機関４の要求負荷が全負荷ＦＡである場合には、混合燃料残量に対するエタノール残量が閾値Ｔｈ１よりも少ない少量側残量である場合におけるエタノールの噴射割合が、混合燃料残量に対するエタノール残量が閾値Ｔｈ１以上の多量側残量である場合におけるエタノール噴射割合と同等になり、かつ、要求負荷が全負荷ＦＡよりも低い負荷領域である場合に、混合燃料残量に対するエタノール残量が少量側残量である場合におけるエタノールの噴射割合が、混合燃料残量に対するエタノール残量が多量側残量である場合におけるエタノールの噴射割合よりも低くなるように、エタノールの噴射割合を設定する。

これにより、混合燃料残量に対してエタノール残量が少なくなった場合でも、要求負荷が全負荷ＦＡの場合の内燃機関４の出力トルクを、最大トルクもしくはそれに近いトルクに維持することが可能となり、混合燃料残量に対してエタノール残量が少なくなった場合でも、内燃機関の出力トルクの低下を抑制することができる。

また、エタノール噴射比率設定部１７５は、混合燃料残量に対するエタノール残量が少量側残量である場合において、要求負荷が全負荷ＦＡよりも低い負荷領域である場合には、要求負荷が一定である場合のエタノールの噴射割合が、混合燃料残量に対するエタノール残量が少ないほど小さくなるように、混合燃料残量に対するエタノール残量に応じてエタノールの噴射割合を設定する。

これにより、混合燃料残量に対するエタノール残量が少なくなるほどエタノールの消費量を少なくして混合燃料に対するエタノール残量の低下を抑制し、要求負荷が全負荷のときのエタノールの噴射量を維持することが可能となり、混合燃料残量に対するエタノール残量が少なくなった場合でも、内燃機関の出力トルクの低下を抑制することができる。

また、エタノール噴射比率設定部１７５は、混合燃料残量に対するエタノール残量が少量側残量である場合において、要求負荷が全負荷ＦＡ寄りの高負荷側領域である場合における、要求負荷の増加に対するエタノールの噴射割合の増加度合いが、要求負荷が高負荷側領域よりも低い低負荷側領域である場合の増加度合いよりも大きくなるように、エタノールの噴射割合を設定する。

これにより、混合燃料残量に対するエタノール残量が閾値Ｔｈ１より少ない場合のエタノールの消費量を少なくして混合燃料残量に対するエタノール残量の低下を抑制し、要求負荷が全負荷ＦＡに近づくほど必要量に近いエタノール量を内燃機関４に供給することが可能となり、エタノール残量が閾値Ｔｈ１より少なくなった場合でも、内燃機関４の出力トルクの低下を抑制することができる。

以上の実施形態では、アルコールとしてエタノールを用いた場合を例に挙げて説明したが、エタノール以外のアルコール（例えば、メタノールなど）であってもよい。

また、ガソリンとエタノールを分離する方法は、水による分離に限らず、例えば、膜で分離するようにしてもよい。その場合、排気から凝縮回収した水を用いて、要求回転数や負荷に応じてエタノールに添加するようにしてもよい。

１…燃料供給システム、２…メインタンク、３…分離タンク、４…内燃機関、５，６…燃料噴射弁、７，２０…フィードポンプ、８…水タンク、９ａ，９ｂ…水供給路、１０…混合燃料供給路、１１，１９，２２…流量制御弁、１２…ガソリン供給路、１３…エタノール供給路、１４…割合センサ、１５…メイン燃料残量センサ、１６，２１…インジェクタ、１７…ＥＣＵ（制御装置）、１８…エタノールタンク、１７０…燃料供給制御部、１７１…残量算出部、１７２…エタノール領域マップ、１７３…エタノール残量判定部、１７４…エタノール噴射比率マップ群、１７５…エタノール噴射比率設定部、１８１…点火時期制御部、１８２…弁制御部。

Claims (5)

1. 混合燃料収容タンクに収容されたガソリンとアルコールとの混合燃料からガソリンとアルコールを分離し、分離したガソリンとアルコールを少なくとも内燃機関の要求負荷に応じて設定した噴射割合で内燃機関に供給する燃料供給方法であって、
   前記混合燃料収容タンク内のアルコール残量を計測するアルコール残量計測ステップと、
   前記アルコール残量計測ステップで計測されたアルコール残量が所定の値より低下した場合には、前記混合燃料収容タンク内の混合燃料から分離したアルコール水溶液に水を加え、水含有率が増加したアルコール水溶液を前記内燃機関に供給するアルコール供給ステップと
   を備えることを特徴とする燃料供給方法。
2. 請求項１に記載の燃料供給方法において、
   前記アルコール供給ステップでは、前記混合燃料から分離したアルコール水溶液をアルコールタンク内に溜め、該アルコールタンクからアルコールの供給路を介して前記内燃機関に前記アルコール水溶液を供給するようにし、該アルコール供給路又は前記アルコールタンク内に水を加えることを特徴とする燃料供給方法。
3. ガソリンとエタノールとの混合燃料を収容する混合燃料収容タンクと、該混合燃料収容タンクに収容された混合燃料のガソリンとエタノールとを上下に分離させた状態で収容する分離タンクとを備え、該分離タンクからガソリンとエタノールとを各別に内燃機関に供給する燃料供給システムにおいて、
   前記混合燃料収容タンク内のアルコール残量を計測するアルコール残量計測手段と、
   前記アルコール残量計測手段で計測されたアルコール残量が所定の値より低下した場合には、前記分離タンク内で混合燃料から分離したアルコール水溶液に水を加える水供給手段と、
   該水供給手段により水含有率が増加したアルコール水溶液を前記内燃機関に供給するアルコール供給手段と
   を備えることを特徴とする燃料供給システム。
4. 請求項３に記載の燃料供給システムにおいて、
   前記アルコール供給手段は、前記分離タンク内で混合燃料から分離したアルコール水溶液を溜めるアルコールタンクと、該アルコールタンクから前記内燃機関に前記アルコール水溶液を供給するアルコール供給路とで構成され、
   前記水供給手段は、前記アルコール供給路の途中で水を加えるように構成されていることを特徴とする燃料供給システム。
5. 請求項３に記載の燃料供給システムにおいて、
   前記アルコール供給手段は、前記分離タンク内で混合燃料から分離したアルコール水溶液を溜めるアルコールタンクと、該アルコールタンクから前記内燃機関に前記アルコール水溶液を供給するアルコール供給路とで構成され、
   前記水供給手段は、前記アルコールタンク内に水を加えるように構成されていることを特徴とする燃料供給システム。
   

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