JP5856530B2

JP5856530B2 - 燃料供給装置

Info

Publication number: JP5856530B2
Application number: JP2012087646A
Authority: JP
Inventors: 啓之千嶋; 洋嗣工藤; 正義河口; 健志重豊
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2012-04-06
Filing date: 2012-04-06
Publication date: 2016-02-09
Anticipated expiration: 2032-04-06
Also published as: JP2013217264A; US9133778B2; US20130263825A1

Description

本発明は、内燃機関に対して燃料を供給する技術に関する。

原燃料から分離された高オクタン価燃料及び低オクタン価燃料のそれぞれを選択的に内燃機関に供給する手法が提案されている（特許文献１及び２参照）。

また、原燃料と比較して高オクタン価燃料の揮発性が低いことに起因する、高オクタン価燃料貯蔵用のタンクに対する空気の進入を防止するための手法が提案されている（特許文献３参照）。具体的には、蒸発燃料が原燃料タンクから高オクタン価燃料タンクに対して供給され、さらに高オクタン価燃料タンクからチャコールキャニスタに対して供給されるように装置が構成されている。

特開２００７−２７８２９８号公報特開２００９−１４４７２０号公報特開２００９−２０３９０９号公報

しかし、キャニスタの吸着容量が大きいほど、多量の蒸発燃料が内燃機関の運転に有効利用されうるものの、車両におけるキャニスタの搭載スペースの制約上、当該容量には限界がある。このため、多量の蒸発燃料が発生した場合、キャニスタに吸着されきれなかった蒸発燃料は車両外部に排出されてしまい無駄になる。

そこで、本発明は、蒸発燃料の利用率の向上を図りながら、内燃機関に対して燃料を供給しうる装置を提供することを課題とする。

本発明は、原燃料から分離される、オクタン価が高い成分が当該原燃料よりも多く含有されている第１燃料と、オクタン価が低い成分が当該原燃料よりも多く含有されている第２燃料又は前記原燃料とを、選択的に又は指定混合比で同時に内燃機関に対して供給する装置に関する。

本発明の燃料供給装置は、前記原燃料を貯蔵する原燃料タンクと、前記原燃料タンクから供給される前記原燃料を前記第１燃料と前記第２燃料とに分離するように構成されている分離器と、前記分離器により分離され、かつ、前記分離器から１次回収経路を通じて供給された前記第１燃料を凝縮させるように構成されている凝縮器と、前記凝縮器により凝縮され、かつ、前記凝縮器から２次回収経路を通じて供給された前記第１燃料を貯蔵するように構成されている第１燃料タンクと、前記凝縮器と前記第１燃料タンクとを連結する第１蒸発燃料経路に設けられ、前記凝縮器から前記第１燃料の蒸発によって生じた蒸発燃料を吸引した上で前記第１燃料タンクに対して供給するように構成されている真空ポンプと、前記１次回収経路、前記２次回収経路、及び前記真空ポンプの上流側において前記第１蒸発燃料経路から分岐して前記第１燃料タンクに通じる第２蒸発燃料経路のそれぞれを開閉する開閉機構と、前記真空ポンプ及び前記開閉機構のそれぞれの動作を制御するように構成されている制御装置と、を備えていることを特徴とする。

本発明の燃料供給装置によれば、分離器によって原燃料が第１燃料及び第２燃料に分離される。第１燃料は、気相状態で分離器から１次回収経路を通じて凝縮器に供給され、凝縮器において少なくとも一部が凝縮されることにより液相状態となる。

また、真空ポンプの動作により第１燃料由来の蒸発燃料が凝縮器から吸引された上で、第１蒸発燃料経路を通じて第１燃料タンクに対して供給される。これに応じて、蒸発燃料の少なくとも一部は気相から液相に相転移し、第１燃料として第１燃料タンクに貯蔵されうる。このように、凝縮器の減圧に際して蒸発燃料が回収及び利用不可能な形で車両外部等に排出されることが防止されるので、蒸発燃料の利用率の向上が図られる。

また、第２蒸発燃料経路が一時的に開から閉に切り替えられることにより、凝縮器の内部気圧を一時的に上昇させることができる。また、第２蒸発燃料経路を通じて第１燃料タンクから流出した蒸発燃料の運動エネルギーにより、真空ポンプに滞留している液相状態の第１燃料を第１燃料タンクに押し流すことができる。

これらの結果、作動時間の延長及び凝縮器内部気圧の低下、さらには液相状態の第１燃料の貯留に伴い飽和又は低下傾向となる真空ポンプの真空吸引機能を復活させることができる。このため、凝縮器の内部気圧の低下速度を高め、分離器２０による燃料分離頻度又は効率を高めることができる。

本発明の燃料供給装置において、前記制御装置は、前記１次回収経路が開かれている一方、前記２次回収経路及び前記第２蒸発燃料経路が閉じられ、かつ、前記真空ポンプの動作による前記凝縮器の減圧が停止している１次状態と、前記２次回収経路が開かれている一方、前記１次回収経路及び前記第２蒸発燃料経路が閉じられ、かつ、前記真空ポンプの動作による前記凝縮器の減圧が停止している２次状態と、前記１次回収経路、前記２次回収経路及び前記第２蒸発燃料経路が閉じられ、かつ、前記真空ポンプの動作により前記凝縮器が減圧されている３次状態と、が順に実現され、かつ、前記３次状態の途中で、前記１次回収経路及び前記２次回収経路が閉じられている一方、前記第２蒸発燃料経路が開かれ、かつ、前記真空ポンプの動作により前記凝縮器が減圧されている４次状態が一時的に実現されるように、前記真空ポンプ及び前記開閉機構のそれぞれの動作を制御するように構成されていることが好ましい。

本発明の燃料供給装置において、前記凝縮器の内部気圧を測定するための圧力センサをさらに備え、前記制御装置が、前記圧力センサの出力信号により表わされる前記凝縮器の内部気圧が、第１負圧以下になったことを要件として前記３次状態から前記１次状態への遷移が実現され、前記圧力センサの出力信号により表わされる前記凝縮器の内部気圧が、前記第１負圧より高い第２負圧以上になったことを要件として前記１次状態から前記２次状態への遷移が実現され、かつ、前記圧力センサの出力信号により表わされる前記凝縮器の内部気圧が、前記第１負圧及び前記第２負圧の中間の第３負圧以下になったこと、又は当該内部気圧の低下速度が所定速度以下になったことを要件として前記３次状態から前記４次状態への一時的な遷移が実現されるように、前記真空ポンプ及び前記開閉機構のそれぞれの動作を制御するように構成されていることが好ましい。

本発明の燃料供給装置において、前記第１燃料タンクと、前記内燃機関又は前記蒸発燃料を吸蔵するように構成されているキャニスタとを連通する経路を開閉するさらなる開閉機構を備え、前記制御装置が、前記真空ポンプ及び前記開閉機構のそれぞれの動作を制御するように構成されていることが好ましい。

当該構成の燃料供給装置によれば、第１燃料タンクに充満している蒸発燃料が内燃機関に対して直接的又は間接的に供給されるので、蒸発燃料の利用効率の向上が図られる。

本発明の一実施形態としての燃料供給装置の構成説明図。負圧制御処理の手順を表わすフローチャート。負圧制御系の開閉処理に関する説明図。負圧制御に伴う凝縮器の内部気圧変化に関する説明図。高オクタン価燃料の回収効率に関する対比説明図。

（構成）
図１に示されている燃料供給装置は、原燃料タンク１０と、分離器２０と、凝縮器３０と、第１燃料タンク４０と、キャニスタ５０と、制御装置（又はＥＣＵ（電子制御ユニット））７０とを備えている。燃料供給装置は車両に搭載され、同じく車両に搭載されている内燃機関６０に対して燃料を供給するように構成されている。

原燃料タンク１０には、給油口を通じて供給された通常又は市販のガソリンが原燃料Ｆ０として貯蔵される。原燃料タンク１０に貯蔵されている原燃料Ｆ０は、高圧供給ポンプ１２により指定圧力まで昇圧された後、内燃機関６０に対して供給される（図示略）。

また、原燃料Ｆ０は、高圧供給ポンプ１２により指定圧力まで昇圧された後、加熱器１６において加熱された後、分離器２０に送り込まれる。三方バルブ１４により、原燃料タンク１０及び加熱器１６が遮断された場合、原燃料Ｆ０は分離器２０を経ずに、放熱器２６を経て原燃料タンク１０に戻される。加熱器１６は、内燃機関６０の冷却水と原燃料とを熱交換させる熱交換器により構成されている。加熱器１６は、これに代えて又は加えて、電気ヒータにより構成されてもよい。

原燃料タンク１０に貯蔵されている原燃料Ｆ０が蒸発することにより、炭化水素及びエタノールを含有する蒸発燃料Ｖが生じる。蒸発燃料Ｖは、原燃料タンク１０からキャニスタ５０に対して供給される。

分離器２０は、原燃料Ｆ０を、透過気化法（ＰＶ（パーベーパレーション））にしたがって第１燃料Ｆ１と第２燃料Ｆ２とに分離するように構成されている。分離器２０は、原燃料（ガソリン）中の高オクタン価成分を選択的に透過させる分離膜２１と、分離膜２１により区分されている高圧室２２及び低圧室２４とを備えている（図示略）。

第１燃料Ｆ１は、原燃料Ｆ０よりも高オクタン価成分の含有量が多い高オクタン価燃料であり、例えばエタノール等のアルコールである。第２燃料Ｆ２は、原燃料Ｆ０よりも高オクタン価成分の含有量が少ない低オクタン価燃料である。

具体的には、分離器２０の高圧室２２に対して高温かつ高圧状態の原燃料Ｆ０が供給される一方、低圧室２４が負圧状態に維持されることにより、原燃料Ｆ０に含有される高オクタン価成分が分離膜２１を透過して低圧室２４に浸出する。原燃料Ｆ０の高オクタン価成分量が増加すると、当該透過流体のオクタン価は高くなるため、分離膜２１の低圧側から高オクタン価成分を多く含み、原燃料Ｆ０よりもオクタン価が高い第１燃料Ｆ１が回収されうる。

一方、高圧室２２を流れる原燃料Ｆ０に含有される高オクタン価成分量は下流になる程低下するため、高オクタン価成分含有量の少ない、原燃料Ｆ０よりオクタン価の低い第２燃料Ｆ２が高圧室２２に残る。分離器２０から流出した第２燃料Ｆ２は、放熱器２６において冷却された後、原燃料タンク１０に対して供給される。

また、分離膜２１の温度、原燃料Ｆ０の温度及び供給量、高圧室２２の圧力並びに低圧室２４の圧力（負圧）等の分離器２０の作動条件が制御される。これにより、分離器２０による第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２の分離速度又は回収量などが変化する。

例えば、加熱器１６により、分離器２０に供給される原燃料Ｆ０の温度が制御されることにより、分離膜２１の温度が調整されうる。さらに、真空ポンプ３６の動作による凝縮器３０の減圧によって低圧室２４の圧力が調節されうる。

なお、第２燃料Ｆ２が原燃料タンク１０とは別個の第２燃料タンク（図示略）に対して供給された上で、この第２燃料タンクに貯蔵されてもよい。また、第２燃料タンクに貯蔵されている第２燃料Ｆ２が、原燃料Ｆ０に代えて内燃機関６０に対して供給されてもよい。

凝縮器（負圧タンク）３０は、分離器２０の低圧室２４と第１燃料タンク４０とを接続する回収経路の途中に設けられ、第１燃料Ｆ１を凝縮させるように構成されている。凝縮器３０は、例えば空冷式又は水冷式のタンク又は貯留器により構成されている。

凝縮器３０は真空ポンプ（負圧ポンプ）３６の吸込側に接続されている。真空ポンプ３６の動作により凝縮器３０の内側が負圧状態に制御され、第１燃料Ｆ１の蒸気圧よりも低圧状態とされうる。第１燃料Ｆ１の蒸発により生じたエタノール等のアルコールを含有する蒸発燃料Ｖが、キャニスタ５０等に供給される。凝縮器３０には、その内部の圧力を測定するための圧力センサ（図示略）が設けられている。

分離器２０と凝縮器３０とを接続する１次回収経路ＦＬ１には、当該経路を開閉する第１開閉機構３１が設けられている。第１開閉機構３１が開かれることにより分離器２０の低圧室２４と凝縮器３０とが連通される一方、第１開閉機構３１が閉じられることにより分離器２０と凝縮器３０とが遮断される。

凝縮器３０と第１燃料タンク４０とを接続する２次回収経路ＦＬ２には、当該経路を開閉する第２開閉機構３２が設けられている。第２開閉機構３２が開かれることにより凝縮器３０と第１燃料タンク４０とが連通される一方、第２開閉機構３２が閉じられることにより凝縮器３０と第１燃料タンク４０とが遮断される。

凝縮器３０と第１燃料タンク４０とが、２次回収経路ＦＬ２とは別個の第１蒸発燃料経路ＶＬ１により接続されている。第１蒸発燃料経路ＶＬ１には第３開閉機構３３及び真空ポンプ３６が設けられている。第３開閉機構３３が開かれ、かつ、真空ポンプ３６が動作することにより、蒸発燃料Ｖが凝縮器３０から第１燃料タンク４０に貯蔵されている第１燃料Ｆ１に導入される。

第１蒸発燃料経路ＶＬ１は、真空ポンプ３６の上流側から分岐している第２蒸発燃料経路ＶＬ２を通じて第１燃料タンク４０に対して接続されている。第２蒸発燃料経路ＶＬ２には第４開閉機構３４が設けられている。第３開閉機構３３が開かれている状態で第４開閉機構３４が開かれることにより、第１燃料タンク４０に充満している蒸発燃料Ｖが、第２蒸発燃料経路ＶＬ２及び第１蒸発燃料経路ＶＬ１を通じて凝縮器３０に導入される。

第１燃料タンク４０には、分離器２０により原燃料Ｆ０から分離された第１燃料Ｆ１が貯蔵される。第１燃料タンク４０に貯蔵されている第１燃料Ｆ１は、高圧供給ポンプ４２により指定圧力まで昇圧された後、内燃機関６０に対して供給される。

第１燃料タンク４０に貯蔵されている第１燃料Ｆ１が蒸発することにより、エタノール等のアルコールを含有する蒸発燃料Ｖが生じる。第１燃料タンク４０とキャニスタ５０とが接続され、当該接続経路には第５開閉機構３５が設けられている。第５開閉機構３５が開かれることにより、蒸発燃料Ｖは第１燃料タンク４０から当該接続経路を通じてキャニスタ５０に対して供給される。

第１燃料タンク４０には、その内部気圧を測定するための圧力センサ（図示略）が設けられている。開閉機構３１〜３５のそれぞれは、例えば電磁弁により構成される。真空ポンプ３６の作動及び作動停止によって第１蒸発燃料経路ＶＬ１が開閉されうるので、第１蒸発燃料経路ＶＬ１を開閉するための第３開閉機構３３は省略されてもよい。

キャニスタ５０には、活性炭などの吸着剤が内蔵されており、原燃料Ｆ０由来の蒸発燃料Ｖに含まれるアルコールのほか、炭化水素が当該吸着剤に吸着される。これにより、蒸発燃料Ｖは、アルコール及び炭化水素と、窒素等の他の成分とに分離されうる。

分離された窒素等を含有する空気は、キャニスタ５０から車両の外部に排出される。一方、内燃機関６０が稼動して吸気管６１が負圧状態になると、キャニスタ５０において吸着剤に吸着されているアルコール及び炭化水素は、スロットルバルブ６１３の下流側において吸気管６１に供給され、さらに燃焼室に導入された上で燃焼する。キャニスタ５０に接続されている吐出経路には、当該吐出経路における蒸発燃料Ｖの流量を調節するための流量調節バルブ５２が設けられている。

キャニスタ５０は、凝縮器３０において発生する第１燃料Ｆ１の凝縮熱によって加熱され、その温度が蒸発燃料Ｖの吸着性能を十分に発揮しうる温度範囲に維持されるように構成されていてもよい。例えば、凝縮器３０の冷却媒体によりキャニスタ５０が加熱されるように当該媒体の流路が構成されていてもよい。

各経路の途中には、貯留器又は熱交換器等、説明かつ図示されていない機能的な構成要素が設けられていてもよい。

内燃機関６０の燃焼室に接続されている吸気管６１には、吸気バルブ６１１と、燃料噴射装置６１２と、スロットルバルブ６１３とが設けられている。吸気バルブ６１１が開かれることにより吸気管６１と燃焼室とが連通される一方、吸気バルブ６１１が閉じられることにより吸気管６１と燃焼室とが遮断される。スロットルバルブ６１３は、内燃機関６０の吸入空気量を調整するように構成されている。

燃料噴射装置６１２は、吸気バルブ６１１とスロットルバルブ６１３との間に配置され、原燃料Ｆ０及び第１燃料Ｆ１のうち一方を選択的に、内燃機関６０の各気筒に対して噴射するように構成されている。なお、燃料噴射装置６１２は、原燃料Ｆ０及び第１燃料Ｆ１の両方を指定混合比で同時に、内燃機関６０の各気筒に対して噴射するように構成されていてもよい。あるいは、燃料噴射装置６１２は、原燃料Ｆ０及び第１燃料Ｆ１を別々に噴射するように構成されていてもよい。吸気管６１に吸入された空気と、燃料噴射装置６１２から噴射された燃料との混合ガスが吸気管６１から各気筒の燃焼室に導入される。

第２燃料タンクが設けられている場合、燃料噴射装置６１２は、第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２のうち一方を選択的に、又は、両方を指定混合比で同時に、内燃機関６０の各気筒に対して噴射するように構成されていてもよい。

吸気管６１には、スロットルバルブ６１３の上流側においてターボチャージャー６５、ベンチュリガスミキサ６５１及びパージポンプ６５２が設けられている。蒸発燃料Ｖは、キャニスタ５０から、パージポンプ６５２及びターボチャージャー６５を経て吸気管６１に対して供給されうる。

なお、内燃機関６０はターボチャージャー６５付きのエンジンではなく、自然吸気エンジンであってもよい。この場合、キャニスタ５０から、蒸発燃料Ｖが、パージコントロールバルブ（図示略）を経て、スロットルバルブ６１３の下流側において吸気管６１に対して供給されてもよい。

さらに、蒸発燃料Ｖが、ベンチュリガスミキサ６５１により凝縮器３０から吸気管６１に対して直接的に供給されてもよい。また、蒸発燃料Ｖが第１燃料タンク４０から内燃機関６０の吸気管６１に対して直接的に供給されてもよい。

制御装置７０は、プログラマブルコンピュータにより構成されている。制御装置７０には、凝縮器３０の内部気圧Ｐに応じた信号を出力する圧力センサ等、燃料供給装置のさまざまな状態を検知するための各種センサの出力信号が入力される。制御装置７０は、後述する「負圧制御処理」を実行するようにプログラムされている。制御装置７０は、内燃機関６０の燃料噴射制御及び点火時期制御などのほか、分離器２０の作動条件の調節、内燃機関６０に対して供給される燃料の調節、各ポンプの動作制御及び各バルブの開閉又は開度調節などのために必要な演算処理を実行するようにプログラムされている。

「プログラムされている」とは、コンピュータの構成要素であるＣＰＵ等の演算処理装置が、ＲＯＭ若しくはＲＡＭ等のメモリ又は記録媒体から必要な情報に加えてソフトウェアを読み出し、当該情報に対して当該ソフトウェアにしたがって演算処理を実行するように構成されていることを意味する。

（機能）
前記構成の燃料供給装置の機能について説明する。具体的には、制御装置７０により、次に説明する手順にしたがって「負圧制御処理」が繰り返し実行される。以下、第５開閉機構３５が閉状態であることを前提として説明する。

３次状態において真空ポンプ３６が動作することにより凝縮器３０が減圧され、その内部気圧Ｐが徐々に低下する（図４／ｔ＝ｔ₀以前参照）。「３次状態」とは、１次回収経路ＦＬ１、２次回収経路ＦＬ２及び第２蒸発燃料経路ＶＬ２が閉じられ、かつ、真空ポンプ３６の動作により凝縮器３０が減圧されている状態を意味する（図３（ｃ）参照）。この際、第３開閉機構３３により第１蒸発燃料経路ＶＬ１が開かれている。

この状態で、凝縮器３０の内部気圧Ｐが第１負圧Ｐ１以下に到達したか否かが判定される（図２／ＳＴＥＰ００２）。「負圧」は大気圧又は常圧を基準として負値として定義される。すなわち、大気圧よりも低圧であるほどその絶対値は大きくなる。

当該判定結果が肯定的である場合（図２／ＳＴＥＰ００２‥ＹＥＳ（図４／ｔ＝ｔ₀参照））、第１開閉機構３１が閉状態から開状態に切り替えられ、第３開閉機構３３が開状態から閉状態に切り替えられ、かつ、真空ポンプ３６の動作が停止される（図２／ＳＴＥＰ００４）。

これにより、図３（ａ）に示されているように、１次回収経路ＦＬ１が開かれている一方、２次回収経路ＦＬ２及び第２蒸発燃料経路ＶＬ２が閉じられ、かつ、真空ポンプ３６の動作による凝縮器３０の減圧が停止されている「１次状態」が実現される。

３次状態から１次状態への遷移要件が、凝縮器３０の内部気圧Ｐではなく、２次又は４次状態から３次状態への遷移が実現された時点からの経過時間に応じて定義されていてもよい。例えば、当該経過時間が指定時間以上になったことを要件として、３次状態から１次状態への遷移が実現されてもよい。

１次状態において、分離器２０によって第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２の分離が開始され、第１燃料Ｆ１が分離器２０から１次回収経路ＦＬ１を通じて凝縮器３０に対して供給される。第１燃料Ｆ１の少なくとも一部は、負圧かつ冷却状態にある凝縮器３０において凝縮（気相から液相に相転移）した上で貯留される。また、凝縮器３０において蒸発燃料Ｖが増加し、凝縮器３０の内部気圧Ｐが上昇する（図４／ｔ＝ｔ₀以後参照）。

凝縮器３０の内部気圧Ｐが第１負圧Ｐ１よりも高い第２負圧Ｐ２以上に到達したか否かが判定される（図２／ＳＴＥＰ００６）。前記のように「負圧」は大気圧を基準として負値として定義されるので、第２負圧Ｐ２の絶対値は第１負圧Ｐ１の絶対値よりも小さい。

当該判定結果が肯定的である場合（図２／ＳＴＥＰ００６‥ＹＥＳ（図４／ｔ＝ｔ₁参照））、第１開閉機構３１が開状態から閉状態に切り替えられる一方、第２開閉機構３２が閉状態から開状態に切り替えられる（図２／ＳＴＥＰ００８）。これにより、図３（ｂ）に示されているように、１次回収経路ＦＬ１及び第２蒸発燃料経路ＶＬ２が閉じられている一方、２次回収経路ＦＬ２が開かれ、かつ、真空ポンプ３６の動作による凝縮器３０の減圧が停止されている「２次状態」が実現される。

１次状態から２次状態への遷移要件が、凝縮器３０の内部気圧Ｐではなく、３状態から１次状態への遷移が実現された時点からの経過時間に応じて定義されていてもよい。例えば、当該経過時間が指定時間以上になったことを要件として、１次状態から２次状態への遷移が実現されてもよい。

第１負圧Ｐ１及び第２負圧Ｐ２のそれぞれの値は予めさまざまな値に変更されていてもよく、燃料供給装置又はこれが搭載されている車両の走行状態（加速度要求など）に応じて、制御装置７０によって変更されてもよい。例えば、原燃料タンク１０に貯蔵されている原燃料Ｆ０の第１燃料Ｆ１の濃度又は含有量が測定され、当該測定値が高いほど、第２負圧Ｐ２が高く設定されてもよい。

第１開閉機構３１により１次回収経路ＦＬ１が閉じられ、分離器２０の低圧室２４及び凝縮器３０が遮断されることにより、分離器２０による原燃料Ｆ０からの第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２の分離が停止される。第２開閉機構３２により２次回収経路ＦＬ２が開かれることにより、凝縮器３０に貯留されている液相状態の第１燃料Ｆ１が２次回収経路ＦＬ２を通じて第１燃料タンク４０に対して供給される（図３（ｂ）下矢印参照）。

２次状態が実現されてから、第１指定時間Δｔ₁（例えば１０［ｓ］）が経過したか否かが判定される（図２／ＳＴＥＰ０１０）。

当該判定結果が肯定的である場合（図２／ＳＴＥＰ０１０‥ＹＥＳ（図４／ｔ＝ｔ₁＋Δｔ₁参照））、第２開閉機構３２が開状態から閉状態に切り替えられる一方、第３開閉機構３３が閉状態から開状態に切り替えられ、かつ、真空ポンプ３６の動作が開始される（図２／ＳＴＥＰ０１２）。これにより、図３（ｃ）に示されている前記３次状態が実現される。

３次状態において、蒸発燃料Ｖ（気体）が凝縮器３０から第１蒸発燃料経路ＶＬ１を通じて第１燃料タンク４０に対して供給される（図３（ｃ）下矢印参照）。蒸発燃料Ｖは、第１燃料タンク４０において第１燃料Ｆ１のバブリングを引き起こし、気泡中の蒸発燃料Ｖのうち少なくとも一部が液相状態の第１燃料Ｆ１に取り込まれうる。第１燃料タンク４０において第１燃料Ｆ１は二相状態（気相−液相）にあり、凝縮器３０から蒸発燃料Ｖが供給されることにより第１燃料タンク４０が昇圧される。

なお、蒸発燃料Ｖは凝縮器３０から、第１燃料タンク４０において同じく蒸発燃料Ｖが充満している空間に対して供給されてもよい。

真空ポンプ３６の動作により凝縮器３０の内部気圧Ｐが低下する（図４／ｔ＝ｔ₁＋Δｔ₁以後参照）。ここで、凝縮器３０の内部気圧Ｐが、第１負圧Ｐ１よりも高い一方、第２負圧Ｐ２よりも低い第３負圧Ｐ３以下に到達したか否かが判定される（図２／ＳＴＥＰ０１４）。

当該判定結果が肯定的である場合（図２／ＳＴＥＰ０１４‥ＹＥＳ（図４／ｔ＝ｔ₂参照））、第４開閉機構３４が閉状態から開状態に切り替えられる（図２／ＳＴＥＰ０１６）。これにより、図３（ｄ）に示されているように、１次回収経路ＦＬ１及び２次回収経路ＦＬ２が閉じられている一方、第２蒸発燃料経路ＶＬ２が開かれ、かつ、真空ポンプ３６の動作により凝縮器が減圧されている「４次状態」が実現される。

なお、凝縮器３０の内部気圧Ｐが、第１負圧Ｐ１よりも高い一方、第２負圧Ｐ２よりも低い第３負圧Ｐ３以下に到達したことに代えて、内部気圧Ｐの低下速度｜ｄＰ／ｄｔ｜が所定速度以下になったことを要件として３次状態から４次状態への遷移が実現されてもよい。

４次状態において、第１燃料タンク４０から第２蒸発燃料経路ＶＬ２を通じて凝縮器３０に対して蒸発燃料Ｖが供給されるので（図３（ｄ）上矢印参照）、凝縮器３０の内部気圧Ｐが上昇する（図４／ｔ＝ｔ₂以後参照）。

４次状態の実現後、第２指定時間Δｔ₂（例えば１０［ｓ］。第１指定時間Δｔ₁と同一であってもよく、異なっていてもよい。）が経過したか否かが判定される（図２／ＳＴＥＰ０１８）。

当該判定結果が肯定的である場合（図２／ＳＴＥＰ０１８‥ＹＥＳ（図４／ｔ＝ｔ₂＋Δｔ₂参照））、第４開閉機構３４が開状態から閉状態に切り替えられる（図２／ＳＴＥＰ０２０）。これにより、再び３次状態が実現され、凝縮器３０の内部気圧Ｐが上昇から低下に転じる（図４／ｔ＝ｔ₂＋Δｔ₂以後参照）。

以降、上述の一連の処理が繰り返される（図２／ＳＴＥＰ００２〜０２０参照）。

また、制御装置７０により、負圧制御処理の実行中に、第１燃料タンク４０の開放条件が満たされているか否かが判定される。「開放条件」としては、第１燃料タンク４０の測定圧力が閾値以上になったという条件、若しくは、閾値を超える車両の加速要求があったという条件又はこれらの組み合わせ条件が採用されうる。

そして、開放条件が満たされていると判定された場合、第５開閉機構３５が閉状態から開状態に切り替えられ、第１燃料タンク４０とキャニスタ５０とを結ぶ経路が開かれている「５次状態」が実現される。この際、例えば、第１開閉機構３１、第２開閉機構３２、第３開閉機構３３及び第４開閉機構３４は閉状態になるように制御される。５次状態において、蒸発燃料Ｖが第１燃料タンク４０から放出されてキャニスタ５０に吸着され、必要に応じて吸気管６１を通じて内燃機関６０に対して供給される。蒸発燃料Ｖは内燃機関６０に対して直接的に供給されてもよい。これにより、蒸発燃料Ｖの利用効率の向上が図られる。

（作用効果）
本発明の燃料供給装置によれば、１次状態（１次回収経路ＦＬ１‥開、２次回収経路ＦＬ２‥閉、第２蒸発燃料経路ＶＬ２‥閉、凝縮器３０‥減圧停止）において、分離器２０により原燃料Ｆ０が第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２に分離される（図２／ＳＴＥＰ００４、図３（ａ）参照）。第１燃料Ｆ１は、気相状態で（蒸発燃料の形で）分離器２０から１次回収経路ＦＬ１を通じて凝縮器３０に供給され、凝縮器３０において少なくとも一部が凝縮されることにより液相状態となって貯留される。

続いて、２次状態（１次回収経路ＦＬ１‥閉、第２蒸発燃料経路ＶＬ２‥閉、２次回収経路ＦＬ２‥開、凝縮器３０‥減圧停止）において、液相状態の第１燃料Ｆ１が凝縮器３０から２次回収経路ＦＬ２を通じて第１燃料タンク４０に対して供給される（図２／ＳＴＥＰ００８、図３（ｂ）参照）。

さらに、３次状態（１次回収経路ＦＬ１‥閉、２次回収経路ＦＬ２‥閉、第２蒸発燃料経路ＶＬ２‥閉、凝縮器３０‥減圧）において、真空ポンプ３６が動作する。これにより、蒸発燃料Ｖが凝縮器３０から第１蒸発燃料経路ＶＬ１を通じて第１燃料タンク４０に対して供給される（図２／ＳＴＥＰ０１２、図３（ｃ）参照）。

この際、凝縮器３０の内部気圧Ｐが低下する（図４／ｔ＝ｔ₁＋Δｔ₁〜ｔ₂参照）。蒸発燃料Ｖの少なくとも一部は気相から液相に相転移し、第１燃料Ｆ１として第１燃料タンクに貯蔵されうる。このように、凝縮器３０の減圧に際して蒸発燃料Ｖが回収及び利用不可能な形で車両外部等に排出されることが防止されるので、蒸発燃料Ｖの利用率の向上が図られる。

また、３次状態から４次状態（１次回収経路ＦＬ１‥閉、２次回収経路ＦＬ２‥閉、第２蒸発燃料経路ＶＬ２‥開、凝縮器３０‥減圧）への一時的な遷移が実現される（図２／ＳＴＥＰ０１６〜０２０、図３（ｄ）参照）。

これにより、凝縮器３０の内部気圧Ｐを一時的に上昇させることができる（図４／ｔ＝ｔ₂〜ｔ₂＋Δｔ₂参照）。また、第２蒸発燃料経路ＶＬ２を通じて第１燃料タンク４０から流出した蒸発燃料Ｖの運動エネルギーにより、真空ポンプ３６に滞留している液相状態の第１燃料Ｆ１を第１燃料タンク４０に押し流すことができる。これらの結果、作動時間の延長及び凝縮器内部気圧の低下、さらには液相状態の第１燃料Ｆ１の貯留に伴い飽和又は低下傾向となる真空ポンプ３６の真空吸引機能を復活させることができる。

このため、４次状態に続く３次状態（図３（ｃ）参照）において、凝縮器３０の内部気圧Ｐの低下速度を高めることができる（図４／ｔ＝ｔ₂＋Δｔ₂以後参照）。そして、３次状態に続く１次状態における分離器２０による燃料分離頻度又は効率を高めることができる（図３（ａ）参照）。

（実験例）
図５には、本発明の実施例及び比較例のそれぞれについて第１燃料Ｆ１（例えばエタノール）の回収効率が対比されている。第１燃料タンク４０における第１燃料Ｆ１の増加量が、第１燃料Ｆ１の回収量として測定された。

実施例においては、前記のように「１次状態」「２次状態」及び「３次状態」が繰り返して実現され、かつ、３次状態が実現されるごとに一時的に「４次状態」への遷移が実現されるように負圧制御処理が実行された（図２及び図３参照）。

比較例は、第４開閉機構３４が設けられている第２蒸発燃料経路ＶＬ２が第１蒸発燃料経路ＶＬ１から分岐するのではなく、凝縮器３０から直接的に第１燃料タンク４０に連通するように配置されている点で実施例と相違する。また、比較例は「１次状態」「２次状態」及び「３次状態」が繰り返して実現されるように負圧制御処理が実行されるものの（図３（ａ）〜（ｃ）参照）、「４次状態」への一時的な遷移が実現されない点で実施例と異なる。さらに、比較例は、第２開閉機構３２が１次及び３次状態において閉じられる一方、２次状態において開かれる点で実施例と異なる。

図５から、実施例における第１燃料Ｆ１の回収効率又は回収速度は、比較例のそれよりも高いことがわかる。これは、３次状態から４次状態への一時的な遷移が実現されることにより、真空ポンプ３６の機能が活性化されることにより、第１燃料Ｆ１が効率的に回収されていることを意味する。

１０‥原燃料タンク、２０‥分離器、２１‥分離膜、３０‥凝縮器、３１‥第１開閉機構、３２‥第２開閉機構、３３‥第３開閉機構、３４‥第４開閉機構、３６‥真空ポンプ、４０‥第１燃料タンク、５０‥キャニスタ、６０‥内燃機関、７０‥制御装置、ＦＬ１‥１次回収経路、ＦＬ２‥２次回収経路、ＶＬ１‥第１蒸発燃料経路、ＶＬ２‥第２蒸発燃料経路。

Claims

原燃料から分離される、オクタン価が高い成分が当該原燃料よりも多く含有されている第１燃料と、オクタン価が低い成分が当該原燃料よりも多く含有されている第２燃料又は前記原燃料とを、選択的に又は指定混合比で同時に内燃機関に対して供給する装置であって、
前記原燃料を貯蔵する原燃料タンクと、
前記原燃料タンクから供給される前記原燃料を前記第１燃料と前記第２燃料とに分離するように構成されている分離器と、
前記分離器により分離され、かつ、前記分離器から１次回収経路を通じて供給された前記第１燃料を凝縮させるように構成されている凝縮器と、
前記凝縮器により凝縮され、かつ、前記凝縮器から２次回収経路を通じて供給された前記第１燃料を貯蔵するように構成されている第１燃料タンクと、
前記凝縮器と前記第１燃料タンクとを連結する第１蒸発燃料経路に設けられ、前記凝縮器から前記第１燃料の蒸発によって生じた蒸発燃料を吸引した上で前記第１燃料タンクに対して供給するように構成されている真空ポンプと、
前記１次回収経路、前記２次回収経路、及び前記真空ポンプの上流側において前記第１蒸発燃料経路から分岐して前記第１燃料タンクに通じる第２蒸発燃料経路のそれぞれを開閉する開閉機構と、
前記真空ポンプ及び前記開閉機構のそれぞれの動作を制御するように構成されている制御装置と、を備えていることを特徴とする燃料供給装置。
請求項１記載の燃料供給装置において、
前記制御装置は、
前記１次回収経路が開かれている一方、前記２次回収経路及び前記第２蒸発燃料経路が閉じられ、かつ、前記真空ポンプの動作による前記凝縮器の減圧が停止している１次状態と、
前記２次回収経路が開かれている一方、前記１次回収経路及び前記第２蒸発燃料経路が閉じられ、かつ、前記真空ポンプの動作による前記凝縮器の減圧が停止している２次状態と、
前記１次回収経路、前記２次回収経路及び前記第２蒸発燃料経路が閉じられ、かつ、前記真空ポンプの動作により前記凝縮器が減圧されている３次状態と、が順に実現され、かつ、
前記３次状態の途中で、前記１次回収経路及び前記２次回収経路が閉じられている一方、前記第２蒸発燃料経路が開かれ、かつ、前記真空ポンプの動作により前記凝縮器が減圧されている４次状態が一時的に実現されるように、前記真空ポンプ及び前記開閉機構のそれぞれの動作を制御するように構成されていることを特徴とする燃料供給装置。
請求項２記載の燃料供給装置において、
前記凝縮器の内部気圧を測定するための圧力センサをさらに備え、
前記制御装置が、
前記圧力センサの出力信号により表わされる前記凝縮器の内部気圧が、第１負圧以下になったことを要件として前記３次状態から前記１次状態への遷移が実現され、
前記圧力センサの出力信号により表わされる前記凝縮器の内部気圧が、前記第１負圧より高い第２負圧以上になったことを要件として前記１次状態から前記２次状態への遷移が実現され、かつ、
前記圧力センサの出力信号により表わされる前記凝縮器の内部気圧が、前記第１負圧及び前記第２負圧の中間の第３負圧以下になったこと、又は当該内部気圧の低下速度が所定速度以下になったことを要件として前記３次状態から前記４次状態への一時的な遷移が実現されるように、前記真空ポンプ及び前記開閉機構のそれぞれの動作を制御するように構成されていることを特徴とする燃料供給装置。
請求項３記載の燃料供給装置において、
前記第１燃料タンクと、前記内燃機関又は前記蒸発燃料を吸蔵するように構成されているキャニスタとを連通する経路を開閉するさらなる開閉機構を備え、
前記制御装置が、前記真空ポンプ及び前記開閉機構のそれぞれの動作を制御するように構成されていることを特徴とする燃料供給装置。