WO2010073361A1 - エンジンシステム - Google Patents

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WO2010073361A1
WO2010073361A1 PCT/JP2008/073711 JP2008073711W WO2010073361A1 WO 2010073361 A1 WO2010073361 A1 WO 2010073361A1 JP 2008073711 W JP2008073711 W JP 2008073711W WO 2010073361 A1 WO2010073361 A1 WO 2010073361A1
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target
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西田秀之
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an engine system.
  • Patent Document 1 discloses a technique for controlling the mixing ratio of water to fuel to a target mixing ratio in accordance with the accelerator opening. By controlling the mixing ratio according to the accelerator opening, both drivability and emission are achieved.
  • An object of the present invention is to provide an engine system capable of supplying a mixed fuel having a desired mixing ratio to the engine at a timing suitable for the operating state of the engine.
  • the above object is that a mixing unit capable of mixing the second liquid with the first liquid as the main fuel at a predetermined mixing ratio, and a mixed fuel in which the second liquid is mixed with the first liquid are supplied from the mixing unit.
  • This can be achieved by an engine system that controls the target mixing ratio based on a transportation period of the mixed fuel.
  • the mixed fuel having a desired mixing ratio can be supplied to the engine at a timing suitable for the operating state of the engine.
  • an engine system capable of supplying a mixed fuel having a desired mixing ratio to the engine at a timing suitable for the engine operating state.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of the engine system.
  • the engine system includes an engine 100.
  • the engine 100 is a four-cylinder diesel engine.
  • the engine 100 can be driven not only by a single fuel but also by a mixed fuel in which water is mixed.
  • a mixed fuel in which the main fuel is light oil and water is mixed with the light oil is also referred to as emulsion fuel.
  • light oil is used as the first liquid and water is used as the second liquid.
  • the second liquid may be ethanol which is alcohol.
  • the second liquid may be a liquid in which water is mixed with ethanol.
  • the first liquid may be gasoline.
  • the engine 100 has an engine body 100a.
  • An intake manifold 2 and an exhaust manifold 3 are provided in the engine body 100a.
  • the engine main body 100a has a fuel injection valve 4 for injecting fuel into each cylinder. Further, a common rail 5 for supplying high-pressure fuel to each fuel injection valve 4 is provided.
  • the intake manifold 2 is connected to an air cleaner 9 via an intake throttle valve 6, an intercooler 7, and a compressor 8 a of an exhaust turbocharger 8, and the exhaust manifold 3 is connected to an exhaust purification device 10 via an exhaust turbine 8 b of the exhaust turbocharger 8. It is connected.
  • the intake manifold 2 and the exhaust manifold 3 are connected by an EGR passage 11.
  • An EGR control valve 12 and an EGR cooler 13 are disposed in the EGR passage 11.
  • the engine system includes a tank 18 for storing light oil and a tank 22 for storing water.
  • the engine system includes a mixing tank 21 in which light oil and water are mixed to generate a mixed fuel.
  • the mixing tank 21 and the tank 18 communicate with each other through a first supply pipe 19.
  • the mixing tank 21 and the tank 22 communicate with each other through a second supply pipe 23.
  • the first supply pipe 19 is provided with a first filter 20 and a flow rate control valve 41.
  • the second supply pipe 23 is provided with a second filter 24, an electric pump 25, and a flow rate control valve 42.
  • the tanks 18 and 22, the mixing tank 21, and the flow rate control valves 41 and 42 correspond to a mixing unit that can mix the second liquid with the first liquid as the main fuel at a predetermined mixing ratio.
  • the mixing ratio is a volume ratio of light oil and water mixed in the mixing tank 21.
  • a tank storing an emulsifier may be connected to the mixing tank 21.
  • the emulsifier has the effect of increasing the affinity between fuel and water.
  • a mechanism for stirring fuel and water may be provided in the mixing tank 21.
  • the third supply pipe 26 is provided with a high-pressure fuel pump 27.
  • the high pressure fuel pump 27 uses the crankshaft of the engine 100 as a drive source.
  • the high-pressure fuel pump 27 pumps the mixed fuel generated in the mixing tank 21 into the common rail 5.
  • the third supply pipe 26 has a function of transporting and supplying the mixed fuel to the engine 100.
  • a return pipe 28 is provided between the common rail 5 and the high-pressure fuel pump 27.
  • a return pipe 29 is provided between each fuel injection valve 4 and the high-pressure fuel pump 27. The return pipes 28 and 29 are joined on the way. Return fuel from the common rail 5 and each fuel injection valve 4 is returned to the mixing tank 21 by the high-pressure fuel pump 27.
  • the engine system has an air cleaner 9 through which intake air passes and an air flow meter 16 for detecting the amount of intake air.
  • the ECU (Electronic control unit) 17 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like, and controls the operation of the entire engine system.
  • CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the intake throttle valve 6, the electric pump 25, and the air flow meter 16 are electrically connected to the ECU 17. Further, an accelerator opening sensor 32, a boost pressure sensor 33, an engine speed sensor 34, a gear ratio detection sensor 35, and an atmospheric pressure sensor 36 are electrically connected to the ECU 17.
  • the gear ratio detection sensor 35 detects a gear ratio of a transmission (not shown).
  • the transmission may be an automatic transmission whose gear ratio is automatically changed.
  • the transmission may be a gear whose gear ratio is switched by operating a shift lever.
  • the navigation device 50 is electrically connected to the ECU 17. Based on the output signal from the navigation device 50, the ECU 17 can acquire information on the road gradient and the road curvature. Note that the navigation device 50 calculates information on the road gradient and the road curvature based on GPS signals received by the navigation device 50.
  • the ECU 17 can control the amount of light oil and water supplied to the mixing tank 21 by controlling the operation of the flow control valves 41 and 42. That is, the ECU 17 can control the mixing ratio of water to light oil. Accordingly, the mixed fuel is generated in the mixing tank 21 at the mixing ratio set by the ECU 17.
  • Fig. 2 is a map that defines the target mixture ratio. This map is stored in advance in the ROM of the ECU 17.
  • the target mixing ratio is controlled according to the operating state of the engine, specifically, the engine speed and the engine load. As shown in FIG. 2, the target mixture ratio is defined to increase as the engine load and the engine speed increase.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of fuel supply control executed by the ECU 17.
  • FIG. 4 is an example of a time chart during acceleration.
  • FIG. 4 shows, in order from the top, the accelerator opening, the target engine speed Ne_trg, the transient target torque Tq_trg, the target fuel pressure P_trg, q_trg, the target mixture ratio x0_trg, and the target mixture ratio x1_trg.
  • ECU17 acquires the load information of the engine 100 and the engine speed Ne (step S1).
  • the load information is calculated based on values acquired from the accelerator opening sensor 32, the supercharging pressure sensor 33, and the air flow meter 16.
  • the engine speed Ne is acquired from the engine speed sensor 34.
  • ECU17 calculates transient target torque Tq_trg and target engine speed Ne_trg based on Ne and load information (step S2). For example, as shown in FIG. 4, during acceleration, the transient target torque Tq_trg and the target engine speed Ne_trg gradually increase due to the increase in the accelerator opening. The actual engine speed and the actual engine torque eventually converge to the transient target torque Tq_trg and the target engine speed Ne_trg corresponding to the accelerator opening.
  • the ECU 17 calculates a target fuel pressure P_trg based on the transient target torque Tq_trg and the target engine speed Ne_trg (step S3). Specifically, the ECU 17 calculates the target fuel pressure P_trg based on the map shown in FIG. FIG. 5 is a view showing an example of a map defining the target fuel pressure.
  • the target fuel pressure is defined according to the engine speed and the engine load. This map is stored in advance in the ROM of the ECU 17.
  • the transient target torque Tq_trg is calculated as the engine load.
  • the fuel pressure is set so as to increase as the engine speed and load increase.
  • the fuel pressure is the pressure of fuel stored in the common rail 5 and is the pressure of fuel injected from the fuel injection valve 4.
  • the ECU 17 calculates a target fuel injection amount q_trg (mm 3 / st) based on the transient target torque Tq_trg, the target engine speed Ne_trg, and the target fuel pressure P_trg (step S4).
  • ECU17 calculates target mixing ratio x0_trg based on transient target torque Tq_trg and target engine speed Ne_trg (step S5). Specifically, the ECU 17 calculates based on the map shown in FIG.
  • the ECU 17 calculates the transport period T (sec) of the mixed fuel based on the target engine speed Ne_trg and the target fuel injection amount q_trg (step S6).
  • the transportation period T is a period required for transportation of fuel from the mixing tank 21 to the fuel injection valve 4.
  • the transportation period T is calculated by the following formula.
  • V indicates the volume of fuel (mm 3 ) filled in the passage from the mixing tank 21 to the fuel injection valve 4.
  • cyl indicates the number of cylinders.
  • the above formula (1) is applied to a 4-cycle engine. In the case of a two-cycle engine, the transportation period in the two-cycle engine can be calculated by dividing the transportation period T calculated by the above formula (1) by 2.
  • the ECU17 calculates the target mixing ratio when the transportation period T has elapsed from the present time (step S7). Specifically, the ECU 17 estimates the estimated engine speed and the estimated engine load when the transportation period T has elapsed from the present time. Next, the ECU 17 calculates a mixing ratio according to the estimated engine speed and the estimated engine load from the map of FIG. 2, and sets the calculated mixing ratio as a target mixing ratio x1_trg. In other words, the ECU 17 calculates a target mixing ratio x1_trg that takes the transportation period T into account, based on the target mixing ratio x0_trg that does not take the transportation period T into consideration.
  • the ECU 17 performs mixing at the target mixing ratio x1_trg (step S8). Specifically, the ECU 17 controls the opening ratio of the flow rate control valves 41 and 42 to control the mixing ratio of the mixed fuel generated in the mixing tank 21 to the target mixing ratio x1_trg.
  • the curve showing the target mixing ratio x1_trg is the same as the curve showing the target mixing ratio x0_trg translated in parallel by the transportation period T.
  • the ECU 17 can control the target mixing ratio in consideration of the transportation period T. That is, the ECU 17 estimates the operating state of the engine 100 when the transportation period T has elapsed from the present time in consideration of the transportation period T in which the fuel is sent and transported, and the operation of the engine 100 whose mixing ratio is estimated. Control to the target mixing ratio suitable for the condition. As a result, a mixed fuel having a desired mixing ratio can be supplied to engine 100 at a timing suitable for the operating state of engine 100. This prevents drivability and emissions from deteriorating.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a first modification of the fuel supply control executed by the ECU 17.
  • step S12a The ECU 17 calculates the transient target torque Tq_trg and the target engine speed Ne_trg based on this gear ratio (step S12). Thereafter, the ECU 17 executes the processes from steps S13 to S18. Note that the processing from steps S13 to S18 is substantially the same as the processing from steps S3 to S8 described above.
  • FIG. 7 is a time chart showing the transient target torque Tq_trg and the target engine speed Ne_trg calculated by the ECU 17 when the gear ratios are different.
  • the solid line indicates the transient target torque Tq_trg and the target engine speed Ne_trg when the gear ratio is large
  • the dotted line indicates the transient target torque Tq_trg and the target engine speed Ne_trg when the gear ratio is small. Show.
  • the case where the gear ratio is large is, in other words, the case where the position of the shift lever is in the low position.
  • the case where the gear ratio is small is a case where the position of the shift lever is in the high position.
  • the target mixing ratio is controlled to be larger as shown in FIG. In this case, the target mixing ratio is larger as the engine speed and the engine load are larger, whether the target mixing ratio x0_trg without considering the transportation period T or the target mixing ratio x1_trg considering the transportation period T. Be controlled.
  • the ECU 17 controls the mixing ratio to increase as the gear ratio increases. Thereby, the mixing ratio is controlled in consideration of the operating state of engine 100, and the deterioration of the emission is prevented.
  • the gear ratio may be detected by a sensor that detects the position of the shift lever.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a second modification of the fuel supply control executed by the ECU 17.
  • step S31 acquires a gear position based on the output from the gear ratio detection sensor 35 (step S31), and determines whether the transmission is in a reverse state (step S32). In the case of negative determination, the above-described mixing control is permitted (step S34).
  • the ECU 17 sets the mixing ratio to zero (step S33). That is, when the shift lever is at the reverse position, the ECU 17 does not mix water with the light oil. The reason for this will be described below.
  • the flushing control is a control for removing the mixed fuel remaining in the cylinder by operating the engine for a predetermined period only with the main fuel before stopping the engine.
  • FIG. 9 is a map defining the mixing ratio.
  • the ECU 17 controls the target mixing ratio to zero.
  • the ECU 17 sets the target mixing ratio to zero. This is because the engine 100 is likely to be stopped after deceleration. Thereby, the time of the flushing control can be shortened.
  • the ECU 17 sets the target mixing ratio to zero. Thereby, the fuel transported to the engine 100 immediately before the fuel cut does not include water. After the fuel cut, there is a high possibility that the engine will be stopped, and the time for the flushing control performed when the engine is stopped can be shortened.
  • the fuel cut is estimated by the ECU 17 based on the engine speed, engine load, acceleration, change in accelerator opening, and the like.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a fifth modification of the fuel supply control executed by the ECU 17.
  • step S41 acquires the acceleration per predetermined time (step S41). Specifically, the ECU 17 acquires acceleration based on an output signal from the accelerator opening sensor 32. The ECU 17 determines whether or not the acceleration exceeds a predetermined value (step S42). When the acceleration is less than the predetermined value, the ECU 17 permits the above-described mixing control (step S44).
  • the ECU 17 sets the target mixing ratio to zero (step S43). This is due to the following reason. This is because, at the time of sudden acceleration where the acceleration exceeds a predetermined value, the reduction of torque at the time of sudden acceleration can be prevented by setting the target mixing ratio to zero. In addition, during sudden acceleration, the engine load increases rapidly, and the calculation accuracy of the target engine torque and target engine speed may be reduced. This is because it may be difficult to accurately control the target mixing ratio.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a sixth modification of the fuel supply control executed by the ECU 17.
  • step S52a the ECU17 acquires road gradient (theta) based on the information from the navigation apparatus 50 after the process of step S51 is performed (step S52a).
  • step S52a the ECU 17 calculates the transient target torque Tq_trg and the target engine speed Ne_trg based on the road gradient ⁇ , the engine speed Ne, and the load information (step S52). Thereafter, the ECU 17 executes the processes of steps S53 to S58.
  • FIG. 12 is a time chart showing the transient target torque Tq_trg calculated by the ECU 17 when the road gradient ⁇ is different.
  • FIG. 12 shows a case where the road gradient ⁇ is an uphill gradient.
  • a solid line indicates a case where the road gradient ⁇ is large, and a dotted line indicates a case where the road gradient ⁇ is small.
  • the larger the road gradient ⁇ the larger the transient target torque Tq_trg is calculated.
  • the ECU 17 performs control by increasing the target mixing ratio.
  • the ECU 17 calculates by decreasing the transient target torque Tq_trg as the road gradient ⁇ increases.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a seventh modification of the fuel supply control executed by the ECU 17.
  • step S62a the ECU 17 acquires the curvature R of a road based on the information from the navigation apparatus 50 after execution of the process of step S61 (step S62a).
  • step S62a the ECU 17 calculates the transient target torque Tq_trg and the target engine speed Ne_trg based on the curvature R of the road, the engine speed Ne, and the load information (step S62).
  • step S62 the ECU 17 executes the processes of steps S63 to S68.
  • FIG. 14 is a time chart showing the target engine speed Ne_trg calculated by the ECU 17 when the road curvature R is different.
  • a solid line indicates a case where the road curvature R is large, and a dotted line indicates a case where the road curvature R is small.
  • the ECU 17 calculates the target engine speed Ne_trg as the road curvature R increases.
  • the ECU 17 performs control by decreasing the target mixing ratio.
  • the target engine speed Ne_trg is improved.
  • the calculation accuracy of the target engine speed Ne_trg is also improved, and the deterioration of emission can be prevented.
  • FIG. 15 is a flowchart showing an eighth modification of the fuel supply control executed by the ECU 17.
  • ECU17 acquires atmospheric pressure Pa based on the output signal from atmospheric pressure sensor 36 after performing processing of Step S71 (Step S72a). Next, the ECU 17 executes the processes of steps S72 to S77.
  • the ECU 17 calculates the correction coefficient K based on the atmospheric pressure Pa, and calculates the target mixing ratio x2_trg (step S78a).
  • the correction coefficient K is a coefficient for correcting the target mixing ratio x1_trg.
  • FIG. 16 is a map for calculating the correction coefficient K. This map is stored in advance in the ROM of the ECU 17. In this map, the vertical axis represents the correction coefficient K, and the horizontal axis represents atmospheric pressure. This map defines that the correction coefficient K increases as the atmospheric pressure decreases.
  • the target mixing ratio x2_trg is obtained by multiplying the target mixing ratio x1_trg by K. Therefore, the target mixing ratio x2_trg is a value that takes atmospheric pressure into consideration. Thus, the ECU 17 increases the target mixing ratio x2_trg as the atmospheric pressure is lower. The reason is as follows. The lower the atmospheric pressure, the lower the oxygen concentration in the atmosphere. When the oxygen concentration is low, the amount of fuel that cannot be combined with oxygen increases and smoke is likely to be generated. Therefore, by increasing the mixing ratio, fuel oxidation can be promoted and smoke can be prevented from being generated.

Abstract

　主燃料である軽油に対して水を所定の混合割合で混合可能なミキシングタンク２１等と、軽油に水が混合された混合燃料がミキシングタンク２１から輸送されるエンジン１００と、エンジン１００の運転状態に基づいてにミキシングタンク２１よる混合燃料の混合割合を制御するＥＣＵ１７とを備え、ＥＣＵ１７は、ミキシングタンク２１からエンジン１００に至るまでの混合燃料の輸送期間Ｔに基づいて、混合割合を制御する。混合燃料の輸送期間Ｔに基づいて混合割合を制御することにより、所望の混合割合の混合燃料をエンジン１００の運転状態に適したタイミングでエンジン１００に供給することができる。

Description

エンジンシステム
　本発明はエンジンシステムに関する。
　燃料に水を混合した混合燃料を用いるエンジンが知られている。特許文献１には、アクセル開度に応じて、燃料に対する水の混合割合を目標混合割合に制御する技術が開示されている。アクセル開度に応じて混合割合を制御することにより、ドライバビリティとエミッションとを両立させている。
特開２００２－１３８９０５号公報
　しかしながら、混合割合を目標混合割合に制御したとしても、目標混合割合で混合された燃料が直ちにエンジンへ供給されるわけではない。このため、混合割合を目標混合割合に制御したとしても、ドライバビリティやエミッションが悪化する恐れがある。
　本発明の目的は、所望の混合割合の混合燃料をエンジンの運転状態に適したタイミングでエンジンに供給可能なエンジンシステムを提供することである。
　上記目的は、主燃料である第１液体に対して第２液体を所定の混合割合で混合可能な混合部と、前記第１液体に前記第２液体が混合された混合燃料が前記混合部から輸送されるエンジンと、前記エンジンの運転状態に基づいて前記混合燃料の前記混合割合を目標混合割合に制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記混合部から前記エンジンに至るまでの前記混合燃料の輸送期間に基づいて、前記目標混合割合を制御する、ことを特徴とするエンジンシステムによって達成できる。
　混合燃料の輸送期間に基づいて目標混合割合を制御することにより、所望の混合割合の混合燃料をエンジンの運転状態に適したタイミングでエンジンに供給することができる。
　本発明によると、所望の混合割合の混合燃料をエンジンの運転状態に適したタイミングでエンジンに供給可能なエンジンシステムを提供できる。
エンジンシステムの構成図である。 混合割合を規定したマップである。 ＥＣＵが実行する燃料供給制御の一例を示したフローチャート図である。 加速時のでタイムチャートの例示図である。 目標燃料圧力を規定したマップの例示図である。 ＥＣＵが実行する燃料供給制御の第１変形例を示したフローチャート図である。 ギア比が異なっている場合での、ＥＣＵが算出する過渡目標トルク、目標エンジン回転数を示したタイムチャートである。 ＥＣＵが実行する燃料供給制御の第２変形例を示したフローチャート図である。 混合割合を規定したマップである。 ＥＣＵが実行する燃料供給制御の第５変形例を示したフローチャート図である。 ＥＣＵが実行する燃料供給制御の第６変形例を示したフローチャート図である。 道路勾配が異なっている場合での、ＥＣＵが算出する過渡目標トルクを示したタイムチャートである。 ＥＣＵが実行する燃料供給制御の第７変形例を示したフローチャート図である。 道路の曲率Ｒが異なっている場合での、ＥＣＵが算出する目標エンジン回転数を示したタイムチャートである。 ＥＣＵが実行する燃料供給制御の第８変形例を示したフローチャート図である。 補正係数を算出するためのマップである。
　以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る内燃機関の吸気装置について説明する。
　図１は、エンジンシステムの構成図である。エンジンシステムは、エンジン１００を含む。エンジン１００は、４気筒のディーゼルエンジンである。
　エンジン１００は、単一の燃料のみならず、水が混合された混合燃料によっても駆動可能である。例えば、主燃料を軽油とし、この軽油に水を混合した混合燃料は、エマルジョン燃料とも称される。本実施例においては、第１液体として軽油、第２液体として水が採用されている。尚、第２液体はアルコールであるエタノールであってもよい。第２液体は、エタノールに水が混合された液体であってもよい。第１液体はガソリンであってもよい。
　エンジン１００は、エンジン本体１００ａを有している。エンジン本体１００ａに吸気マニホルド２、排気マニホルド３が設けられている。エンジン本体１００ａは、各気筒に燃料を噴射するための燃料噴射弁４を有している。また、各燃料噴射弁４に高圧の燃料を供給するコモンレール５が設けられている。吸気マニホルド２は、吸気絞り弁６、インタークーラ７、排気ターボチャージャ８のコンプレッサ８ａを介してエアクリーナ９に連結され、排気マニホルド３は排気ターボチャージャ８の排気タービン８ｂを介して排気浄化装置１０に連結されている。
　吸気マニホルド２と排気マニホルド３とは、ＥＧＲ通路１１によって接続されている。このＥＧＲ通路１１には、ＥＧＲ制御弁１２、ＥＧＲクーラ１３が配置されている。
　エンジンシステムは、軽油を貯留するタンク１８と、水を貯留するタンク２２を備えている。エンジンシステムは、軽油と水とが混合され混合燃料が生成されるミキシングタンク２１を備えている。ミキシングタンク２１とタンク１８とは、第１供給パイプ１９により連通している。ミキシングタンク２１とタンク２２とは、第２供給パイプ２３により連通している。第１供給パイプ１９には、第１フィルタ２０、流量制御弁４１が設けられている。第２供給パイプ２３には第２フィルタ２４、電動ポンプ２５、流量制御弁４２が設けられている。タンク１８、２２、ミキシングタンク２１、流量制御弁４１、４２は、主燃料である第１液体に対して第２液体を所定の混合割合で混合可能な混合部に相当する。混合割合は、ミキシングタンク２１内で混合される軽油と水との体積割合である。
　尚、ミキシングタンク２１に乳化剤を貯留したタンクを連結してもよい。乳化剤は、燃料と水との親和力を高める作用を有している。また、ミキシングタンク２１内には、燃料と水とを攪拌する機構を設けてもよい。
　ミキシングタンク２１とコモンレール５とは、第３供給パイプ２６により連通している。第３供給パイプ２６には、高圧燃料ポンプ２７が設けられている。高圧燃料ポンプ２７はエンジン１００のクランクシャフトを駆動源とする。高圧燃料ポンプ２７は、ミキシングタンク２１内で生成された混合燃料をコモンレール５内への圧送する。第３供給パイプ２６は、混合燃料をエンジン１００に輸送して供給する機能を有している。
　コモンレール５と高圧燃料ポンプ２７との間にはリターンパイプ２８が設けられている。各燃料噴射弁４と高圧燃料ポンプ２７との間には、リターンパイプ２９が設けられている。リターンパイプ２８、２９は途中で合流している。コモンレール５や各燃料噴射弁４からのリターン燃料は、高圧燃料ポンプ２７によりミキシングタンク２１へ戻される。
　エンジンシステムは、吸入空気が通過するエアクリーナ９、吸入空気量を検出するためのエアフロメータ１６を有している。
　ＥＣＵ（Electronic　control　unit）１７は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）などから構成され、エンジンシステム全体の作動を制御する。
　ＥＣＵ１７には、吸気絞り弁６、電動ポンプ２５、エアフロメータ１６が電気的に接続されている。さらに、ＥＣＵ１７には、アクセル開度センサ３２、過給圧センサ３３、エンジン回転数センサ３４、ギア比検出センサ３５、大気圧センサ３６が電気的に接続されている。ギア比検出センサ３５は、変速機（不図示）の変速比を検出する。尚、変速機は、変速比が自動的に変化させられる自動変速機であってもよい。変速機は、シフトレバーの操作により変速比が切り換えられるものであってもよい。
　ＥＣＵ１７には、ナビゲーション装置５０が電気的に接続されている。ＥＣＵ１７はナビゲーション装置５０からの出力信号に基づいて、道路の勾配及び道路の曲率に関する情報を取得できる。尚、道路の勾配及び道路の曲率に関する情報は、ナビゲーション装置５０が受信するＧＰＳ信号に基づいてナビゲーション装置５０が算出する。
　ＥＣＵ１７は、流量制御弁４１、４２の作動を制御することにより、ミキシングタンク２１に供給される軽油、水の量を制御可能である。即ち、ＥＣＵ１７は、軽油に対する水の混合割合を制御可能である。従って、ＥＣＵ１７によって設定された混合割合で、混合燃料がミキシングタンク２１内で生成される。
　図２は、目標混合割合を規定したマップである。このマップは、ＥＣＵ１７のＲＯＭに予め記憶されている。目標混合割合は、エンジンの運転状態、詳細にはエンジン回転数及びエンジン負荷に応じて制御される。図２に示すように、目標混合割合は、エンジン負荷、エンジン回転数が大きいほど、増加するように規定されている。
　ＥＣＵ１７が実行する燃料供給制御の一例について説明する。図３は、ＥＣＵ１７が実行する燃料供給制御の一例を示したフローチャート図である。図４は、加速時のでタイムチャートの例示図である。図４には、上から順に、アクセル開度、目標エンジン回転数Ｎｅ＿ｔｒｇ、過渡目標トルクＴｑ＿ｔｒｇ、目標燃料圧力Ｐ＿ｔｒｇ、ｑ＿ｔｒｇ、目標混合割合ｘ０＿ｔｒｇ、目標混合割合ｘ１＿ｔｒｇを示している。
　ＥＣＵ１７はエンジン１００の負荷情報、エンジン回転数Ｎｅを取得する（ステップＳ１）。負荷情報はアクセル開度センサ３２、過給圧センサ３３、エアフロメータ１６か取得した値に基づいて算出する。エンジン回転数Ｎｅは、エンジン回転数センサ３４から取得する。
　ＥＣＵ１７は、Ｎｅと負荷情報とに基づいて、過渡目標トルクＴｑ＿ｔｒｇ、目標エンジン回転数Ｎｅ＿ｔｒｇを算出する（ステップＳ２）。例えば、図４に示すように加速時においては、アクセル開度の増大により、過渡目標トルクＴｑ＿ｔｒｇ、目標エンジン回転数Ｎｅ＿ｔｒｇが徐々に増大する。実エンジン回転数及び実エンジントルクは、やがてアクセル開度に応じた過渡目標トルクＴｑ＿ｔｒｇ、目標エンジン回転数Ｎｅ＿ｔｒｇに収束する。
　次に、ＥＣＵ１７は、過渡目標トルクＴｑ＿ｔｒｇ、目標エンジン回転数Ｎｅ＿ｔｒｇに基づいて、目標燃料圧力Ｐ＿ｔｒｇを算出する（ステップＳ３）。詳細には、ＥＣＵ１７は、図５に示したマップに基づいて目標燃料圧力Ｐ＿ｔｒｇを算出する。図５は、目標燃料圧力を規定したマップの例示図である。目標燃料圧力は、エンジン回転数とエンジン負荷とに応じて規定されている。このマップは、ＥＣＵ１７のＲＯＭに予め記憶されている。過渡目標トルクＴｑ＿ｔｒｇをエンジン負荷として算出する。エンジン回転数及び負荷が増大するほど、燃料圧力も増大するように設定されている。尚、燃料圧力とは、コモンレール５内に貯留された燃料の圧力であり、燃料噴射弁４から噴射される燃料の圧力である。
　ＥＣＵ１７は、過渡目標トルクＴｑ＿ｔｒｇ、目標エンジン回転数Ｎｅ＿ｔｒｇ、目標燃料圧力Ｐ＿ｔｒｇに基づいて、目標燃料噴射量ｑ＿ｔｒｇ（ｍｍ３/ｓｔ）を算出する（ステップＳ４）。
　ＥＣＵ１７は、過渡目標トルクＴｑ＿ｔｒｇ、目標エンジン回転数Ｎｅ＿ｔｒｇに基づいて、目標混合割合ｘ０＿ｔｒｇを算出する（ステップＳ５）。具体的には、ＥＣＵ１７は図２に示したマップに基づいて算出する。
　ＥＣＵ１７は、目標エンジン回転数Ｎｅ＿ｔｒｇ、目標燃料噴射量ｑ＿ｔｒｇに基づいて、混合された燃料の輸送期間Ｔ（ｓｅｃ）を算出する（ステップＳ６）。輸送期間Ｔとは、燃料がミキシングタンク２１から燃料噴射弁４に至るまでの輸送に要する期間である。輸送期間Ｔは、以下の式により算出する。
　Ｔ＝Ｖ/（ｑ＿ｔｒｇ×２×ｃｙｌ/２×Ｎｅ＿ｔｒｇ/６０）・・・（１）
Ｖは、ミキシングタンク２１から燃料噴射弁４までの間の通路に充填される燃料の体積（ｍｍ３）を示している。ｃｙｌは、気筒数を示している。尚、上記式（１）は、４サイクルエンジンの場合に適用されるものである。２サイクルエンジンに場合には、上記式（１）で算出された輸送期間Ｔを２で割ることにより、２サイクルエンジンにおける輸送期間を算出できる。
　ＥＣＵ１７は、現時点から輸送期間Ｔ経過した時点での目標混合割合を算出する（ステップＳ７）。詳細には、ＥＣＵ１７は、現時点から輸送期間Ｔ経過した時点での推定エンジン回転数及び推定エンジン負荷を推定する。次にＥＣＵ１７は、推定エンジン回転数及び推定エンジン負荷に応じた混合割合を図２のマップから算出し、この算出された混合割合を目標混合割合ｘ１＿ｔｒｇとする。換言すれば、ＥＣＵ１７は、輸送期間Ｔが加味されていない目標混合割合ｘ０＿ｔｒｇに基づいて、輸送期間Ｔを加味した目標混合割合ｘ１＿ｔｒｇを算出する。
　次に、ＥＣＵ１７は、上記の目標混合割合ｘ１＿ｔｒｇにて、混合を実行する（ステップＳ８）。詳細には、ＥＣＵ１７は、流量制御弁４１、４２の開度を制御することにより、ミキシングタンク２１内で生成される混合燃料の混合割合を目標混合割合ｘ１＿ｔｒｇに制御する。
　図５に示すように、目標混合割合ｘ１＿ｔｒｇを示した曲線は、目標混合割合ｘ０＿ｔｒｇを示した曲線を輸送期間Ｔの分だけ平行移動したものと同じである。
　このように、ＥＣＵ１７は、輸送期間Ｔを加味して目標混合割合を制御することができる。即ち、ＥＣＵ１７は、燃料が送れて輸送される輸送期間Ｔ分を考慮して、現時点から輸送期間Ｔ経過した時点でのエンジン１００の運転状態を推定し、混合割合を推定されたエンジン１００の運転状態に適した目標混合割合に制御する。これにより、所望の混合割合の混合燃料をエンジン１００の運転状態に適したタイミングでエンジン１００に供給可能となる。これにより、ドライバビリティやエミッションが悪化が防止される。
　次に、ＥＣＵ１７が実行する燃料供給制御の第１変形例について説明する。図６は、ＥＣＵ１７が実行する燃料供給制御の第１変形例を示したフローチャート図である。
　ＥＣＵ１７は、ステップＳ１１の処理を実行後、ギア比検出センサ３５からの出力信号に基づいて現在のギア比を取得する（ステップＳ１２ａ）。ＥＣＵ１７は、このギア比に基づいて、過渡目標トルクＴｑ＿ｔｒｇ、目標エンジン回転数Ｎｅ＿ｔｒｇを算出する（ステップＳ１２）。その後、ＥＣＵ１７は、ステップＳ１３～Ｓ１８までの処理を実行する。尚、ステップＳ１３～Ｓ１８までの処理は、上述したステップＳ３～Ｓ８までの処理を略同一である。
　ギア比に基づいて過渡目標トルクＴｑ＿ｔｒｇ、目標エンジン回転数Ｎｅ＿ｔｒｇを算出する理由について説明する。図７は、ギア比が異なっている場合での、ＥＣＵ１７が算出する過渡目標トルクＴｑ＿ｔｒｇ、目標エンジン回転数Ｎｅ＿ｔｒｇを示したタイムチャートである。図７において、実線は、ギア比が大きい場合での過渡目標トルクＴｑ＿ｔｒｇ、目標エンジン回転数Ｎｅ＿ｔｒｇを示しており、点線は、ギア比が小さい場合での過渡目標トルクＴｑ＿ｔｒｇ、目標エンジン回転数Ｎｅ＿ｔｒｇを示している。ギア比が大きい場合とは、換言すればシフトレバーの位置がローポジションにある場合である。ギア比が小さい場合とは、シフトレバーの位置がハイポジションにある場合である。
　ギア比が大きい場合、ギア比が小さい場合と比較し、たとえアクセル開度が同じであってとしても、エンジン回転数及びエンジン負荷は上昇しやすい。エンジン回転数及びエンジン負荷が大きいほど、図２に示すように、目標混合割合は大きく制御されることになる。この場合での目標混合割合は、輸送期間Ｔを考慮しない目標混合割合ｘ０＿ｔｒｇであっても、輸送期間Ｔを考慮した目標混合割合ｘ１＿ｔｒｇであっても、エンジン回転数及びエンジン負荷が大きいほど、大きく制御される。
　従って、ＥＣＵ１７は、ギア比以外の運転条件が同一の場合においては、ギア比が大きいほど、混合割合が増大するように制御する。これにより、エンジン１００の運転状態を考慮して混合割合が制御され、エミッションの悪化などが防止される。
　尚、燃料供給制御の第１変形例においては、シフトレバーの位置を検出するセンサによってギア比を検出してもよい。
　次に、ＥＣＵ１７が実行する燃料供給制御の第２変形例について説明する。図８は、ＥＣＵ１７が実行する燃料供給制御の第２変形例を示したフローチャート図である。
　ＥＣＵ１７は、ギア比検出センサ３５からの出力に基づいてギア位置を取得し（ステップＳ３１）、変速機がリバース状態であるか否かを判定する（ステップＳ３２）。否定判定の場合には、上述した混合制御を許可する（ステップＳ３４）。
　変速機がリバース状態にある場合には、ＥＣＵ１７は混合割合をゼロにする（ステップＳ３３）。即ち、シフトレバーの位置がリバースポジションにある場合には、ＥＣＵ１７は、軽油に水を混合しない。この理由を以下に説明する。
　減速機がリバース状態においては、走行距離が比較的短い。このため軽油に水を混合することによるエミッションの向上効果は少ない。また、変速機がリバース状態においては、その後エンジン１００が停止される可能性がある。変速機がリバース状態にありその後にエンジン１００が停止した場合では、エンジン１００が停止する直前には、気筒内に混合燃料が噴射されていないことになる。このため、エンジン１００の停止直前に行われるフラッシング制御の時間を短縮することができる。これによりフラッシング制御に伴う燃費の悪化を防止できる。尚、フラッシング制御とは、エンジン停止前に主燃料のみで所定期間エンジンを運転させ、気筒内に残った混合燃料を除去するための制御である。
　尚、燃料供給制御の第２変形例においては、シフトレバーの位置を検出するセンサによって変速機がリバース状態にあるか否かを検出してもよい。
　次に、ＥＣＵ１７が実行する燃料供給制御の第３変形例について説明する。図９は、混合割合を規定したマップである。図９に示すように、エンジン負荷が無負荷の場合には、ＥＣＵ１７は目標混合割合をゼロに制御する。換言すれば、エンジン１００が減速している場合には、ＥＣＵ１７は目標混合割合をゼロにする。減速後は、エンジン１００が停止される可能性が高いからである。これにより、フラッシング制御の時間を短縮することができる。
　次に、ＥＣＵ１７が実行する燃料供給制御の第４変形例について説明する。
　燃料カットが推定される場合には、ＥＣＵ１７は、目標混合割合をゼロにする。これにより、燃料カット直前にエンジン１００に輸送される燃料には、水は含まれない。燃料カット後は、エンジンが停止される可能性が高く、エンジン停止時に行われるフラッシング制御の時間を短縮することができる。尚、燃料カットの推定は、エンジン回転数及びエンジン負荷、加速度、アクセル開度の変化、等に基づいてＥＣＵ１７が推定する。
　次に、ＥＣＵ１７が実行する燃料供給制御の第５変形例について説明する。図１０は、ＥＣＵ１７が実行する燃料供給制御の第５変形例を示したフローチャート図である。
　ＥＣＵ１７は、所定時間当たりでの加速度を取得する（ステップＳ４１）。詳細には、ＥＣＵ１７は、アクセル開度センサ３２からの出力信号に基づいて、加速度を取得する。ＥＣＵ１７は、加速度が所定値を超えているか否かを判定する（ステップＳ４２）。加速度が所定値未満の場合には、ＥＣＵ１７は上述した混合制御を許可する（ステップＳ４４）。
　加速度が所定値を超えている場合には、ＥＣＵ１７は目標混合割合をゼロにする（ステップＳ４３）。これは、以下の理由による。加速度が所定値を超えているような急加速時において、目標混合割合をゼロにすることにより、急加速時でのトルクの低下を防止できるからである。また、急加速時においては、エンジン負荷の上昇が早いため、目標エンジントルク、目標エンジン回転数の算出精度が低下する恐れがある。このため目標混合割合を精度よく制御することが困難となる恐れがあるからである。
　尚、加速度センサを用いて加速度を検出してもよい。
　次に、ＥＣＵ１７が実行する燃料供給制御の第６変形例について説明する。図１１は、ＥＣＵ１７が実行する燃料供給制御の第６変形例を示したフローチャート図である。
　ＥＣＵ１７は、ステップＳ５１の処理実行後、ナビゲーション装置５０からの情報に基づいて、道路勾配θを取得する（ステップＳ５２ａ）。次に、ＥＣＵ１７は、道路勾配θと、エンジン回転数Ｎｅと負荷情報とに基づいて、過渡目標トルクＴｑ＿ｔｒｇ、目標エンジン回転数Ｎｅ＿ｔｒｇを算出する（ステップＳ５２）。それ以降は、ＥＣＵ１７は、ステップＳ５３～Ｓ５８の処理を実行する。
　図１２は、道路勾配θが異なっている場合での、ＥＣＵ１７が算出する過渡目標トルクＴｑ＿ｔｒｇを示したタイムチャートである。尚、図１２は、道路勾配θが上り勾配の場合を示している。図１２において、実線は、道路勾配θが大きい場合を示しており、点線は道路勾配θが小さい場合を示している。このように、道路勾配θが大きいほど過渡目標トルクＴｑ＿ｔｒｇを大きく算出する。算出される過渡目標トルクＴｑ＿ｔｒｇが大きいほど、ＥＣＵ１７は目標混合割合が増大して制御する。このように道路勾配θを加味して過渡目標トルクＴｑ＿ｔｒｇを算出することにより、過渡目標トルクＴｑ＿ｔｒｇの算出精度が向上する。これにより、目標混合割合の算出精度も向上し、エミッションの悪化を防止できる。尚、下り勾配においては、ＥＣＵ１７は、道路勾配θが大きいほど過渡目標トルクＴｑ＿ｔｒｇを減少して算出する。
　次に、ＥＣＵ１７が実行する燃料供給制御の第７変形例について説明する。図１３は、ＥＣＵ１７が実行する燃料供給制御の第７変形例を示したフローチャート図である。
　ＥＣＵ１７は、ステップＳ６１の処理実行後、ナビゲーション装置５０からの情報に基づいて、道路の曲率Ｒを取得する（ステップＳ６２ａ）。次に、ＥＣＵ１７は、道路の曲率Ｒと、エンジン回転数Ｎｅと負荷情報とに基づいて、過渡目標トルクＴｑ＿ｔｒｇ、目標エンジン回転数Ｎｅ＿ｔｒｇを算出する（ステップＳ６２）。それ以降は、ＥＣＵ１７は、ステップＳ６３～Ｓ６８の処理を実行する。
　図１４は、道路の曲率Ｒが異なっている場合での、ＥＣＵ１７が算出する目標エンジン回転数Ｎｅ＿ｔｒｇを示したタイムチャートである。図１４において、実線は、道路の曲率Ｒが大きい場合を示しており、点線は道路の曲率Ｒが小さい場合を示している。このように、ＥＣＵ１７は、道路の曲率Ｒが大きいほど目標エンジン回転数Ｎｅ＿ｔｒｇを小さく算出する。算出される目標エンジン回転数Ｎｅ＿ｔｒｇが小さいほど、ＥＣＵ１７は目標混合割合を減少させて制御する。このように道路の曲率Ｒを加味して目標エンジン回転数Ｎｅ＿ｔｒｇを算出することにより、目標エンジン回転数Ｎｅ＿ｔｒｇの算出精度が向上する。これにより、目標混合割合の算出精度も向上し、エミッションの悪化を防止できる。
　次に、ＥＣＵ１７が実行する燃料供給制御の第８変形例について説明する。図１５は、ＥＣＵ１７が実行する燃料供給制御の第８変形例を示したフローチャート図である。
　ＥＣＵ１７は、ステップＳ７１の処理を実行後、大気圧センサ３６からの出力信号に基づいて、大気圧Ｐａを取得する（ステップＳ７２ａ）。次に、ＥＣＵ１７は、ステップＳ７２～Ｓ７７の処理を実行する。
　次にＥＣＵ１７は、大気圧Ｐａに基づいて補正係数Ｋを算出し、目標混合割合ｘ２＿ｔｒｇを算出する（ステップＳ７８ａ）。補正係数Ｋは、目標混合割合ｘ１＿ｔｒｇを補正するための係数である。図１６は、補正係数Ｋを算出するためのマップである。このマップは、予めＥＣＵ１７のＲＯＭに記憶されている。このマップは、縦軸が補正係数Ｋを示しており、横軸は大気圧を示している。このマップは、大気圧が低いほど補正係数Ｋが大きくなるように規定している。
　目標混合割合ｘ２＿ｔｒｇは、目標混合割合ｘ１＿ｔｒｇにＫをかけたものである。従って、目標混合割合ｘ２＿ｔｒｇは、大気圧を加味した値である。このように、ＥＣＵ１７は、大気圧が低いほど目標混合割合ｘ２＿ｔｒｇを増大する。この理由は以下による。大気圧が低いほど大気中の酸素濃度は低い。酸素濃度が低いと、酸素と結合できない燃料が増えて、スモークが発生しやすい。従って混合割合を増量することにより、燃料の酸化を促進でき、スモークの発生を防止できるからである。
　上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。

Claims (12)

  1. 　主燃料である第１液体に対して第２液体を所定の混合割合で混合可能な混合部と、
    　前記第１液体に前記第２液体が混合された混合燃料が前記混合部から輸送されるエンジンと、
    　前記エンジンの運転状態に基づいて前記混合燃料の前記混合割合を目標混合割合に制御する制御部とを備え、
    　前記制御部は、前記混合部から前記エンジンに至るまでの前記混合燃料の輸送期間に基づいて、前記目標混合割合を制御する、ことを特徴とするエンジンシステム。
  2. 　前記制御部は、前記エンジンが加速する時には前記目標混合割合を増大させる、ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンシステム。
  3. 　前記制御部は、変速機のギア比に基づいて前記目標混合割合を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンシステム。
  4. 　前記制御部は、前記変速機のギア比が大きいほど前記目標混合割合を増大させる、ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンシステム。
  5. 　前記制御部は、前記変速機がリバース状態にある場合には前記目標混合割合をゼロにする、ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンシステム。
  6. 　前記制御部は、前記エンジンが減速している場合には、前記目標混合割合をゼロにする、ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンシステム。
  7. 　前記制御部は、燃料カットが実行されること推定される場合には、前記目標混合割合をゼロにする、ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンシステム。
  8. 　前記制御部は、前記エンジンの加速度が所定値以上の場合には、前記目標混合割合をゼロにする、ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンシステム。
  9. 　前記制御部は、ナビゲーション装置から送られる道路の勾配に関する情報及び道路の曲率に関する情報の少なくとも一つに基づいて、前記目標混合割合を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンシステム。
  10. 　前記制御部は、大気圧が低いほど前記目標混合割合を増大する、ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンシステム。
  11. 　前記エンジンは燃料噴射弁を有し、
    　前記制御部は、前記混合部から前記燃料噴射弁に至るまでの前記混合燃料の前記輸送期間に基づいて、前記目標混合割合を制御する、ことを特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載のエンジンシステム。
  12. 　前記制御部は、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて、目標エンジン回転数及び目標燃料噴射量を算出し、前記目標エンジン回転数及び目標燃料噴射量に基づいて前記輸送期間を算出する、ことを特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載のエンジンシステム。

    　
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