(57)【要約】【課題】燃料の蒸発特性が用いられる内燃機関の運転制御を適正化することができる燃料蒸発システムの制御装置及び燃料蒸発システムを提供する。【解決手段】燃料蒸発システム３０は燃料蒸発装置３１及び制御ユニット３２を有している。燃料蒸発装置３１は、燃料タンク１６に接続された蒸発配管３３を有しており、この蒸発配管３３には燃料弁３４及び空気弁３５が取り付けられている。蒸発配管３３の内部空間により蒸発室３３ａが形成されており、蒸発室３３ａには燃料タンク１６から燃料が取り込まれる。燃料弁３４が閉状態にあることで蒸発室３３ａには燃料が貯留され、空気弁３５が閉状態にあることで蒸発室３３ａでの蒸気圧力が圧力センサ３７により検出される。蒸発配管３３には真空ポンプ３８が接続されており、真空ポンプ３８の駆動に伴って蒸発室３３ａの減圧が行われる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１１）に液体燃料を供給する燃料供給システム（１０ａ）から前記液体燃料を取り込み、前記燃料供給システムから取り込んだ前記液体燃料を蒸発させることが可能な燃料蒸発システム（３０）、に適用される制御装置（３２）であって、
前記液体燃料を蒸発させるために前記燃料蒸発システムの動作制御を行う蒸発制御部（Ｓ１０３，Ｓ２０１〜Ｓ２０４，Ｓ３０１，Ｓ３０２，Ｓ４０１，Ｓ４０２，Ｓ５０１〜Ｓ５０３，Ｓ６０４，Ｓ６１２）と、
前記蒸発制御部による前記液体燃料の蒸発に伴って前記液体燃料の蒸発特性を取得する蒸発取得部（Ｓ１０４〜Ｓ１１３，Ｓ６０３，Ｓ６０５〜Ｓ６１１，Ｓ６１３〜Ｓ６２０）と、
を備えている燃料蒸発システムの制御装置。
【請求項２】
前記蒸発取得部は、前記液体燃料の蒸発に伴って発生する蒸気の圧力として蒸気圧力を取得する圧力取得部（Ｓ１０４）を有している、請求項１に記載の燃料蒸発システムの制御装置。
【請求項３】
前記蒸発取得部は、
前記圧力取得部により取得された前記蒸気圧力に基づいて、前記液体燃料の飽和蒸気圧（Ｐ）を取得する飽和圧取得部（Ｓ１０６，Ｓ１０９）と、
前記飽和圧取得部により取得された前記飽和蒸気圧に対応させて、前記燃料蒸発システムでの前記液体燃料の温度である燃料温度（Ｔ）を取得する温度取得部（Ｓ１０７，Ｓ１１０）と、
を有している、請求項２に記載の燃料蒸発システムの制御装置。
【請求項４】
前記蒸発取得部は、
前記燃料温度の変化量（ΔＴｍ）と、この変化量に対応した前記飽和蒸気圧の変化量（ΔＰｍ）と、の比である蒸気圧傾き（Ｒｍ）を取得する傾き取得部（Ｓ１１１）を有している、請求項３に記載の燃料蒸発システムの制御装置。
【請求項５】
前記蒸発取得部は、
前記傾き取得部により取得された前記蒸気圧傾きに基づいて前記液体燃料の蒸留温度（Ｔ５０）を推定する蒸留推定部（Ｓ１１３）を有している、
請求項４に記載の燃料蒸発システムの制御装置。
【請求項６】
前記蒸発取得部は、
あらかじめ定められた基準温度（Ｔｓ）を想定した場合に、前記基準温度に対応した前記飽和蒸気圧を基準蒸気圧（Ｐｓ）として取得する基準取得部（Ｓ１１２）を有しており、
前記蒸留推定部は、
前記蒸気圧傾きと前記基準蒸気圧と前記蒸留温度との関係を示す蒸気圧特性を用いて、前記蒸気圧傾き及び前記基準蒸気圧に基づいて前記蒸留温度を推定する、請求項５に記載の燃料蒸発システムの制御装置。
【請求項７】
前記蒸気圧特性は、前記蒸気圧傾き及び前記基準蒸気圧の両方が大きいほど前記蒸留温度が高くなるという関係を示す、請求項６に記載の燃料蒸発システムの制御装置。
【請求項８】
前記蒸発制御部は、
前記燃料蒸発システムにおいて前記液体燃料の加熱又は冷却を行わせる冷熱実行部（Ｓ３０１，Ｓ４０１，Ｓ５０１，Ｓ５０２）を有している、請求項２〜７のいずれか１つに記載の燃料蒸発システムの制御装置。
【請求項９】
前記蒸発取得部は、
前記圧力取得部により取得された前記蒸気圧力に基づいて蒸留温度（Ｔ５０）を推定する蒸留推定部（Ｓ１１３）を有している、請求項２〜４のいずれか１つに記載の燃料蒸発システムの制御装置。
【請求項１０】
前記液体燃料について、前記蒸気圧力とは異なる少なくとも１つの性状を特定性状として取得する特定取得部（Ｓ１１４）を備えている、請求項２〜９のいずれか１つに記載の燃料蒸発システムの制御装置。
【請求項１１】
前記蒸発取得部は、前記液体燃料の蒸発に伴って変化する前記液体燃料の温度として燃料温度（Ｔ）を取得する温度取得部（Ｓ１０７，Ｓ１１０，Ｓ６０３，Ｓ６０５，Ｓ６０７）を有している、請求項１に記載の燃料蒸発システムの制御装置。
【請求項１２】
前記蒸発取得部は、
前記液体燃料の蒸気が飽和するまでの前記燃料温度の変化量を示す飽和温度差（ｄＴ）として、前記燃料温度が第１温度（Ｔｍ１）にある場合に対応した第１温度差（ｄＴ１）を取得する第１温度差取得部（Ｓ６０８）と、
前記飽和温度差として、前記燃料温度が前記第１温度とは異なる第２温度（Ｔｍ２）にある場合に対応した第２温度差（ｄＴ２）を取得する第２温度差取得部（Ｓ６１６）と、
前記燃料温度が前記第１温度及び前記第２温度の一方から他方に変化する場合の変化量（ΔＴｍ）と、前記燃料温度の変化に対応して前記第１温度差及び前記第２温度差の一方から他方に変化する場合の変化量（ΔＴｘ）との比である温度差傾き（Ｓｍ）を取得する傾き取得部（Ｓ６１８）と、
を有している、請求項１１に記載の燃料蒸発システムの制御装置。
【請求項１３】
前記蒸発取得部は、
前記傾き取得部により取得された前記温度差傾きに基づいて、前記液体燃料の蒸留温度（Ｔ５０）を推定する蒸留推定部（Ｓ６２０）を有している、請求項１２に記載の燃料蒸発システムの制御装置。
【請求項１４】
前記蒸発取得部は、
あらかじめ定められた基準温度（Ｔｓ）を想定した場合に、前記基準温度に対応した前記飽和温度差を基準温度差（ｄＴｓ）として取得する基準取得部（Ｓ６１９）を有しており、
前記蒸留推定部は、
前記温度差傾きと前記基準温度差と前記蒸留温度との関係を示す蒸気圧特性を用いて、前記温度差傾き及び前記基準温度差に基づいて前記蒸留温度を推定する、請求項１３に記載の燃料蒸発システムの制御装置。
【請求項１５】
前記蒸気圧特性は、前記温度差傾き及び前記基準温度差の両方が大きいほど前記蒸留温度が高くなるという関係を示す、請求項１４に記載の燃料蒸発システムの制御装置。
【請求項１６】
内燃機関（１１）に液体燃料を供給する燃料供給システム（１０ａ）から前記液体燃料を取り込み、前記燃料供給システムから取り込んだ前記液体燃料を蒸発させることが可能な燃料蒸発システム（３０）であって、
前記液体燃料を蒸発させる蒸発室（３３ａ）と、
前記蒸発室での前記液体燃料の温度を検出する温度検出部（３６）と、
前記蒸発室に前記液体燃料が貯留された状態で前記蒸発室を開閉することが可能な開閉部（３４，３５，５１）と、
を備えている燃料蒸発システム。
【請求項１７】
前記蒸発室の圧力を検出する圧力検出部（３７）を備えている請求項１６に記載の燃料蒸発システム。
【請求項１８】
前記蒸発室から空気を排出することで前記蒸発室の圧力を減少させる減圧通路（３３ｃ）を備え、
前記開閉部は、前記減圧通路を通じた前記蒸発室からの空気の排出を規制する空気規制部（３５）を有している、請求項１６又は１７に記載の燃料蒸発システム。
【請求項１９】
前記燃料供給システムの一部と前記蒸発室とを接続し、前記燃料供給システムから前記蒸発室に前記液体燃料を供給する燃料通路（３３ｂ）を備え、
前記開閉部は、前記燃料通路を通じた前記蒸発室への前記液体燃料の供給を規制する燃料規制部（３４）を有している、請求項１６〜１８のいずれか１つに記載の燃料蒸発システム。
【請求項２０】
前記蒸発室の内部への熱の伝達を規制する熱規制部（５８）が、前記蒸発室の外周を覆うように設けられている、請求項１６〜１９のいずれか１つに記載の燃料蒸発システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書による開示は、燃料蒸発システムの制御装置及び燃料蒸発システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に供給される燃料の性状を推定する技術として、例えば特許文献１には、燃料の動粘度に基づいて燃料の蒸留性状を推定する技術が開示されている。この技術では、燃料を貯留する燃料タンクに動粘度センサが設けられており、この動粘度センサにより燃料の動粘度が検出される。ここでは、燃料が９０％蒸発する温度であるＴ９０を蒸留性状として用いており、動粘度が大きいほどＴ９０が高くなるという関係を利用して、動粘度に基づいてＴ９０を推定している。そして、Ｔ９０に基づいて内燃機関での燃料の燃焼に関する燃焼制御を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１６６５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、Ｔ９０等の蒸留性状は、燃料の蒸発に関する特性を示す蒸発特性の一種である一方で、動粘度は蒸発特性とは異なる性状である。このため、蒸留性状と動粘度との間に相関があるとはいっても、動粘度に基づいて蒸留性状を推定する構成では、その推定精度が低下することが懸念される。このように、蒸留性状の推定精度が低下すると、燃焼制御等の内燃機関の運転制御が適正に行われない可能性が高くなってしまう。
【０００５】
本開示の主な目的は、燃料の蒸発特性が用いられる内燃機関の運転制御を適正化することができる燃料蒸発システムの制御装置及び燃料蒸発システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、開示された第１の態様は、
内燃機関（１１）に液体燃料を供給する燃料供給システム（１０ａ）から液体燃料を取り込み、燃料供給システムから取り込んだ液体燃料を蒸発させることが可能な燃料蒸発システム（３０）、に適用される制御装置（３２）であって、
液体燃料を蒸発させるために燃料蒸発システムの動作制御を行う蒸発制御部（Ｓ１０３，Ｓ２０１〜Ｓ２０４，Ｓ３０１，Ｓ３０２，Ｓ４０１，Ｓ４０２，Ｓ５０１〜Ｓ５０３，Ｓ６０４，Ｓ６１２）と、
蒸発制御部による液体燃料の蒸発に伴って液体燃料の蒸発特性を取得する蒸発取得部（Ｓ１０４〜Ｓ１１３，Ｓ６０３，Ｓ６０５〜Ｓ６１１，Ｓ６１３〜Ｓ６２０）と、
を備えている燃料蒸発システムの制御装置である。
【０００７】
第１の態様によれば、内燃機関の運転に用いられる燃料を燃料供給システムにおいて実際に蒸発させることで、この燃料の蒸発特性を直接的に取得できる。このため、蒸発特性の取得精度を高めることができる。このように精度の高い蒸発特性を燃料噴射制御等の内燃機関の運転制御に用いることで、内燃機関の運転制御を適正化することができる。
【０００８】
第２の態様は、
内燃機関（１１）に液体燃料を供給する燃料供給システム（１０ａ）から液体燃料を取り込み、燃料供給システムから取り込んだ液体燃料を蒸発させることが可能な燃料蒸発システム（３０）であって、
液体燃料を蒸発させる蒸発室（３３ａ）と、
蒸発室での液体燃料の温度を検出する温度検出部（３６）と、
蒸発室に液体燃料が貯留された状態で蒸発室を開閉することが可能な開閉部（３４，３５，５１）と、
を備えている燃料蒸発システムである。
【０００９】
第２の態様によれば、蒸発室内に液体燃料及び空気の両方が取り込まれた状態が開閉部により保持されるため、温度検出部の検出結果を用いることで蒸発室での燃料の蒸発態様を取得することができる。この蒸発態様に基づいて蒸発特性を取得することで、上記第１の態様と同様の効果を奏することができる。
【００１０】
なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものにすぎず、技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態における燃料蒸発システムの構成を示す模式図。
【図２】近似直線を示す図。
【図３】蒸留特性を示す図。
【図４】蒸気圧特性としてＴ５０用の蒸気圧マップを示す図。
【図５】蒸気圧特性としてＴ１０用の蒸気圧マップを示す図。
【図６】蒸気圧特性としてＴ９０用の蒸気圧マップを示す図。
【図７】燃料蒸発処理の手順を示すフローチャート。
【図８】密度マップを示す図。
【図９】セタン価マップを示す図。
【図１０】発熱量マップを示す図。
【図１１】噴射圧マップを示す図。
【図１２】第２実施形態における燃料蒸発システムの構成を示す模式図。
【図１３】第３実施形態における燃料蒸発システムの構成を示す模式図。
【図１４】準備処理の手順を示すフローチャート。
【図１５】第４実施形態における燃料蒸発システムの構成を示す模式図。
【図１６】燃料蒸発処理の手順を示すフローチャート。
【図１７】第５実施形態における燃料蒸発システムの構成を示す模式図。
【図１８】第６実施形態における燃料蒸発システムの構成を示す模式図。
【図１９】燃料蒸発処理の手順を示すフローチャート。
【図２０】第７実施形態における燃料蒸発システムの構成を示す模式図。
【図２１】燃料蒸発処理の手順を示すフローチャート。
【図２２】第８実施形態における燃料蒸発システムの構成を示す模式図。
【図２３】第９実施形態における燃料蒸発システムの構成を示す模式図。
【図２４】温度差直線を示す図。
【図２５】温度差特性を示す図。
【図２６】燃料蒸発処理の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施例の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。
【００１３】
（第１実施形態）
図１に示す燃焼システム１０は、エンジン１１、吸気通路１２、スロットル弁１３、燃料噴射弁１５、燃料タンク１６、燃料供給ポンプ１７、コモンレール１８及びＥＣＵ１９を有しており、車両に搭載されている。エンジン１１は、ディーゼルエンジン等の内燃機関であり、吸気通路１２は、外気等の吸入空気をエンジン１１の燃焼室１１ａに供給する。スロットル弁１３は、吸気通路１２に設けられた電子スロットルであり、吸気通路１２を開閉することで燃焼室１１ａへの吸入空気の供給量を調整する。エンジン１１は、ピストン１１ｂを有しており、ピストン１１ｂは、シリンダブロックやシリンダヘッドと共に燃焼室１１ａを区画している。燃料噴射弁１５は、燃焼室１１ａに向けて軽油等の液体燃料を噴射する燃料噴射装置である。本実施形態では、液体燃料のことを単に燃料と称する。
【００１４】
燃料タンク１６は燃料を貯留しており、コモンレール１８は、供給通路２１を通じて燃料タンク１６に接続されている。燃料供給ポンプ１７は、供給通路２１に設けられており、燃料タンク１６から汲み上げた燃料を加圧してコモンレール１８に圧送する。コモンレール１８には、分配通路２２を通じて複数の燃料噴射弁１５が接続されている。コモンレール１８は、燃料供給ポンプ１７から供給された高圧燃料を一時的に蓄える蓄圧容器であり、圧力を保持したまま各燃料噴射弁１５に燃料を分配する。
【００１５】
燃料噴射弁１５及びコモンレール１８は、戻り通路２３を通じて燃料タンク１６に接続されている。燃料噴射弁１５は、燃料を噴射する噴孔を有しており、供給通路２１から供給される高圧燃料の一部を利用して噴孔の開閉を行っている。燃料噴射弁１５において噴孔の開閉に利用された燃料は、戻り通路２３を通じて燃料タンク１６に戻される。コモンレール１８は、蓄えている燃料の圧力を調整する圧力調整部として圧力レギュレータ１８ａを有しており、圧力レギュレータ１８ａは、圧力調整に伴って余剰になった燃料を戻り通路２３を通じて燃料タンク１６に戻す。なお、戻り通路２３はドレイン管により形成されており、戻り通路２３をドレインラインと称することもできる。
【００１６】
エンジン１１では、吸気工程において吸入空気が吸気通路１２を通じて燃焼室１１ａに吸入され、圧縮工程においてピストン１１ｂにより空気が圧縮される。燃焼工程においては、燃料噴射弁１５から噴射された燃料が自着火して燃焼し、排気工程において排気が燃焼室１１ａから排気通路を通じて排出される。
【００１７】
ＥＣＵ（Engine Control Unit）１９は、燃焼システム１０の動作制御を行う制御装置である。ＥＣＵ１９は、プロセッサやＲＡＭ、記憶媒体、入出力インターフェース等を含んで構成されたコンピュータを有している。ＥＣＵ１９においては、燃焼システム１０の動作制御を行うためのプログラムが記憶媒体に記憶されており、このプログラムがプロセッサにより実行される。ＥＣＵ１９は、スロットル弁１３や燃料噴射弁１５といったアクチュエータに電気的に接続されており、指令信号を出力することでこれらアクチュエータの動作制御を行う。
【００１８】
燃焼システム１０には、燃焼室１１ａに燃料を供給する燃料供給システム１０ａが含まれている。燃料供給システム１０ａは、燃料噴射弁１５、燃料タンク１６、燃料供給ポンプ１７、コモンレール１８、供給通路２１、分配通路２２、戻り通路２３を有している。
【００１９】
本実施形態では、燃料供給システム１０ａからエンジン１１に供給される燃料を実際に蒸発させることで、燃料の蒸発特性を直接的に取得することができるようになっている。具体的には、燃料の蒸発特性をオンボードで取得するために燃料を蒸発させる燃料蒸発システム３０が、燃料供給システム１０ａと共に車両に搭載されている。なお、燃料蒸発システム３０は、本実施形態では燃焼システム１０や燃料供給システム１０ａに含まれていないが、これら燃焼システム１０や燃料供給システム１０ａに含まれていてもよい。
【００２０】
燃料蒸発システム３０は、燃料を蒸発させることが可能な燃料蒸発装置３１と、燃料蒸発装置３１の動作制御を行う制御装置としての制御ユニット３２とを有している。燃料蒸発装置３１は、蒸発配管３３、燃料弁３４、空気弁３５、温度センサ３６、圧力センサ３７及び真空ポンプ３８を有している。蒸発配管３３は、燃料タンク１６に貯留された燃料と空気との両方を取り込むことが可能になっている。
【００２１】
蒸発配管３３は、燃料が蒸発する蒸発室３３ａと、蒸発室３３ａに燃料を出入りさせる燃料通路３３ｂと、蒸発室３３ａに空気を出入りさせる空気通路３３ｃとを有している。蒸発配管３３は、燃料タンク１６の外周部を貫通した状態で設けられている。蒸発配管３３においては、一方の端部が燃料タンク１６の内部に入り込んでおり、他方の端部が燃料タンク１６の外部に配置されている。燃料通路３３ｂは、蒸発配管３３の一方の端部から延びており、空気通路３３ｃは、蒸発配管３３の他方の端部から延びている。燃料通路３３ｂは燃料タンク１６の内部空間に通じており、空気通路３３ｃは燃料タンク１６の外部に通じている。蒸発室３３ａは、燃料通路３３ｂと空気通路３３ｃとの間に配置されており、これら燃料通路３３ｂ及び空気通路３３ｃのそれぞれに連通されている。
【００２２】
燃料弁３４は、蒸発室３３ａと燃料通路３３ｂとの境界部に設けられており、燃料タンク１６から蒸発室３３ａへの燃料の出入りを規制する燃料規制部に相当する。燃料弁３４は、開状態と閉状態とに移行可能な電磁弁等の電動式の開閉装置であり、開状態にある場合に蒸発室３３ａへの燃料の出入りを許可し、閉状態にある場合に蒸発室３３ａへの燃料の出入りを停止させる。空気弁３５は、蒸発室３３ａと空気通路３３ｃとの境界部に設けられており、空気通路３３ｃを通じた蒸発室３３ａへの空気の出入りを規制する空気規制部に相当する。空気弁３５は、開状態と閉状態とに移行可能な電磁弁等の電動式の開閉装置であり、開状態にある場合に蒸発室３３ａへの空気の出入りを許可し、閉状態にある場合に蒸発室３３ａへの空気の出入りを停止させる。なお、燃料弁３４及び空気弁３５はいずれも開閉体に相当する。
【００２３】
蒸発配管３３は、上下方向に延びた状態で燃料タンク１６の天井部を貫通しており、下端側に燃料通路３３ｂが配置され、上端側に空気通路３３ｃが配置されている。燃料タンク１６の内部においては、蒸発配管３３が燃料タンク１６の底面に向けて延びており、燃料タンク１６において燃料の貯留率が例えば６０％など所定値に達していれば、蒸発室３３ａに燃料が進入するようになっている。このため、燃料タンク１６への給油が行われた後であれば、燃料通路３３ｂ及び燃料弁３４は燃料に浸り、蒸発室３３ａに燃料が存在することになる。
【００２４】
温度センサ３６は、蒸発配管３３に取り込まれた燃料の温度を検出する温度検出部であり、燃料の温度に応じた検出信号を出力する。圧力センサ３７は、蒸発室３３ａの内部圧力を絶対圧として検出する圧力検出部であり、内部圧力に応じた検出信号を出力する。真空ポンプ３８は、空気通路３３ｃに接続されており、空気通路３３ｃから空気を強制的に排出させることで蒸発室３３ａの圧力を減少させる電動式の減圧部である。真空ポンプ３８は、蒸発室３３ａからの空気の排出をある程度継続することで、蒸発室３３ａを真空状態又は真空に近い状態にすることが可能になっている。この場合、空気通路３３ｃは、蒸発室３３ａの空気を排出することで蒸発室３３ａの圧力を減少させる減圧通路に相当する。
【００２５】
燃料蒸発装置３１においては、蒸発室３３ａに燃料が取り込まれた状態で燃料弁３４が閉状態にあることで、蒸発室３３ａに燃料が貯留されている。そして、真空ポンプ３８により蒸発室３３ａから空気が吸引された後に、空気弁３５が閉状態に移行すると、蒸発室３３ａが真空状態又はそれに近い状態で保持される。このように、蒸発室３３ａの内部圧力が低くされることで、蒸発室３３ａに貯留された燃料が常温などの比較的低温であっても、圧力センサ３７が蒸発室３３ａでの燃料の飽和蒸気圧を検出可能になっている。なお、蒸発室３３ａを、飽和蒸気圧を計測するための計測室と称することもできる。
【００２６】
真空ポンプ３８は、燃料蒸発装置３１と車両のブレーキシステム４１との両方に含まれている。ブレーキシステム４１は、真空ポンプ３８に加えて、ブレーキペダル４２、ブレーキスイッチ４３、ブレーキブースタ４４及びブレーキ配管４５を有している。ブレーキスイッチ４３は、運転者によるブレーキペダル４２の踏み込みを検出する。真空ポンプ３８は、ブレーキ配管４５を介してブレーキブースタ４４に接続されており、ブレーキブースタ４４は、真空ポンプ３８による負圧を用いて、運転者によりブレーキペダルに付与されたブレーキ圧力を増加させる。このように、ブレーキシステム４１は、真空ポンプ３８を動作させることで運転者によるブレーキペダル４２の踏み込みをアシストする。真空ポンプ３８は、蒸発配管３３及びブレーキ配管４５の両方に通じており、駆動することで蒸発配管３３及びブレーキ配管４５の両方から空気を吸引する。
【００２７】
制御ユニット３２は、プロセッサ３２ａ、記憶部３２ｂ、入出力インターフェース等を含んで構成されたコンピュータを有している。記憶部３２ｂとしては、ＲＡＭや記憶媒体が挙げられる。制御ユニット３２においては、燃料蒸発装置３１の動作制御を行うためのプログラムが記憶部３２ｂ等に記憶されており、このプログラムがプロセッサ３２ａにより実行される。また、記憶部３２ｂには、蒸発特性に関する情報などの各種データが記憶されている。なお、車両においては、ＳＣＵ（Sensor Control Unit）が制御ユニット３２として用いられてもよい。
【００２８】
制御ユニット３２には、燃料弁３４、空気弁３５、温度センサ３６、圧力センサ３７及び真空ポンプ３８が電気的に接続されている。制御ユニット３２は、指令信号を出力することで燃料弁３４、空気弁３５及び真空ポンプ３８の動作制御を行う。温度センサ３６及び圧力センサ３７は、検出信号を制御ユニット３２に対して出力する。また、制御ユニット３２は、ＥＣＵ１９に電気的に接続されており、ＥＣＵ１９との間で各種信号を授受する。
【００２９】
本発明者は、燃料蒸発システム３０により直接的に取得された燃料の蒸発特性に基づいて燃料の燃焼特性を推定することでその推定精度が向上する、という知見を得た。燃料の蒸発特性としては、飽和蒸気圧や蒸留特性が挙げられる。ここで、飽和蒸気圧と温度との関係を示す蒸気圧曲線について、温度変化が数十度など限られた範囲では飽和蒸気圧と温度とが比例関係にあるとして、蒸気圧曲線を近似した近似直線を得ることができる。図２に示す近似直線おいては、横軸が燃料温度Ｔ［℃］を示し、縦軸が燃料の飽和蒸気圧Ｐ［ｍｍＨｇ］を示しており、燃料温度Ｔが高いほど飽和蒸気圧Ｐが高くなっている。燃料蒸発装置３１においては、温度センサ３６が燃料温度Ｔを検出可能になっており、圧力センサ３７が飽和蒸気圧Ｐを検出可能になっている。
【００３０】
図３に示す蒸留特性においては、横軸が燃料の蒸留量［ｗｔ％］を示し、縦軸が燃料の蒸留温度［℃］を示す。この蒸留特性には、燃料が５０％蒸発する温度である５０％蒸留温度がＴ５０として含まれている。例えば、図３では、燃料Ａ〜Ｄの各Ｔ５０のうち、燃料ＤのＴ５０が最も小さくなっている。Ｔ５０と同様に、１０％蒸留温度であるＴ１０や９０％蒸留温度であるＴ９０も蒸留特性に含まれている。
【００３１】
燃料について蒸発特性を用いて燃焼特性を推定する場合、蒸留温度を蒸発特性として用いることが一般的であると考えられる。ここで、燃料の蒸留温度を計測するには、蒸留可能な２００℃等の蒸留温度帯まで燃料を加熱する必要が生じるが、蒸留温度を計測するためだけに燃料タンク１６内の燃料を蒸留温度帯まで加熱することは現実的ではない。特に、燃料供給システム１０ａが搭載された車両においては、安全性の観点などからして現実的ではない。
【００３２】
そこで、本発明者は、飽和蒸気圧Ｐ及び燃料温度Ｔを用いて蒸留温度を推定することができるようにするために蒸気圧特性を新規に作成した。図４〜図６に示す蒸気圧特性においては、横軸が基準蒸気圧Ｐｓ［ｍｍＨｇ］を示し、縦軸が蒸気圧傾きＲｍを示し、さらに、斜めに延びる斜め軸が蒸留温度［℃］を示す。蒸気圧特性は、例えばＴ１０，Ｔ５０，Ｔ９０といった蒸留量［ｗｔ％］ごとにマップ化されており、このマップを蒸気圧マップと称する。
【００３３】
図４に示すマップは、Ｔ５０を推定するためのＴ５０用の蒸気圧マップである。このマップにおいては、燃料タンク１６に貯留された燃料について取得された基準蒸気圧Ｐｓ及び蒸気圧傾きＲｍがプロットされると、このプロット位置が燃料のＴ５０を示す。また、このマップにおいては、燃料ＢのＴ５０が約３００℃であることを示し、燃料ＤのＴ５０が約２００℃であることを示す。
【００３４】
図５に示すマップは、Ｔ１０を推定するためのＴ１０用の蒸気圧マップである。このマップにおいては、基準蒸気圧Ｐｓ及び蒸気圧傾きＲｍがプロットされると、このプロット位置が燃料のＴ１０を示す。また、このマップにおいては、燃料ＡのＴ１０が２００℃よりも少し低い温度であることを示し、燃料ＢのＴ１０が２２５℃よりも少し高い温度であることを示す。
【００３５】
図６に示すマップは、Ｔ９０を推定するためのＴ９０用の蒸気圧マップである。このマップにおいては、基準蒸気圧Ｐｓ及び蒸気圧傾きＲｍがプロットされると、このプロット位置が燃料のＴ９０を示す。また、このマップにおいては、燃料ＡのＴ９０が４００℃より少し低い温度であることを示し、燃料ＣのＴ９０が３００℃と３５０℃との中間温度であることを示す。
【００３６】
次に、基準蒸気圧Ｐｓ及び蒸気圧傾きＲｍについて説明する。蒸気圧傾きＲｍは、温度センサ３６及び圧力センサ３７の各検出結果を用いて算出した算出値であり、基準蒸気圧Ｐｓは、蒸気圧傾きＲｍを用いて算出した算出値である。蒸気圧傾きＲｍは、燃料温度Ｔの変化に対する飽和蒸気圧Ｐの変化の割合を示す値であり、燃料温度Ｔと飽和蒸気圧Ｐとの比例定数を示す値にもなっている。燃料温度Ｔは、蒸留温度帯よりも低い常温等の計測温度帯の範囲に含まれており、このため、温度センサ３６によるオンボードでの実測値として取得可能になっている。計測温度帯としては、例えば１０〜４０℃程度といった常温を含む温度範囲を想定している。計測温度帯にて燃料温度Ｔが変化した場合、この燃料温度Ｔの変化量を温度変化量ΔＴｍと称する。
【００３７】
飽和蒸気圧Ｐは、燃料温度Ｔに対応した圧力センサ３７の検出結果であるため、圧力センサ３７によるオンボードでの実測値として取得可能になっている。燃料温度Ｔが変化した場合、温度変化量ΔＴｍに対応した飽和蒸気圧Ｐの変化量を蒸気圧変化量ΔＰｍと称する。蒸気圧傾きＲｍは、蒸気圧変化量ΔＰｍを温度変化量ΔＴｍにて除算することで取得される。この関係式を、ΔＰｍ／ΔＴｍ＝Ｒｍと表現することもできる。
【００３８】
例えば、図２に示す近似直線のように、燃料温度Ｔが第１温度Ｔｍ１から第２温度Ｔｍ２に上昇した場合、これら温度Ｔｍ１，Ｔｍ２の差が温度変化量ΔＴｍになる。そして、燃料温度Ｔが第１温度Ｔｍ１である場合の飽和蒸気圧Ｐを第１蒸気圧Ｐｍ１とし、燃料温度Ｔが第２温度Ｔｍ２である場合の飽和蒸気圧Ｐを第２蒸気圧Ｐｍ２とすると、これら第１蒸気圧Ｐｍ１と第２蒸気圧Ｐｍ２との差が蒸気圧変化量ΔＰｍになる。
【００３９】
基準蒸気圧Ｐｓは、計測温度帯での飽和蒸気圧Ｐであり、計測温度帯に含まれた基準温度Ｔｓと蒸気圧傾きＲｍとに基づいて推定される。基準温度Ｔｓは、基準蒸気圧Ｐｓの算出に用いられるパラメータであり、例えば２０℃など計測温度帯に含まれる値に設定される。また、基準温度Ｔｓは、図４〜図６に示すような蒸気圧特性を作成する際の試験等について、試験等の条件に含まれる値である。本実施形態では、燃料蒸発システム３０において、互いに対応する燃料温度Ｔと飽和蒸気圧Ｐとの組み合わせを２点取得し、これら２点を通る近似直線（図２参照）を用いて、基準温度Ｔｓに対応する基準蒸気圧Ｐｓを算出する。ここで、温度変化量ΔＴｍが適度に大きい方が基準蒸気圧Ｐｓの算出精度が向上しやすく、算出精度を適正に保つには温度変化量ΔＴｍが２０℃以上に設定されることが好ましいと考えられる。
【００４０】
例えば、基準温度Ｔｓとして２０度があらかじめ設定されている場合に、第１温度Ｔｍ１の計測値が１０度であり、第２温度Ｔｍ２の計測値が４０℃である状況では、基準蒸気圧Ｐｓが、第１蒸気圧Ｐｍ１と第２蒸気圧Ｐｍ２との間の値として算出される。なお、基準温度Ｔｓが第１温度Ｔｍ１及び第２温度Ｔｍ２のいずれよりも高い場合、基準蒸気圧Ｐｓは第１蒸気圧Ｐｍ１及び第２蒸気圧Ｐｍ２のいずれよりも大きい値になる。さらに、基準温度Ｔｓが第１温度Ｔｍ１及び第２温度Ｔｍ２のいずれよりも低い場合、基準蒸気圧Ｐｓも第１蒸気圧Ｐｍ１及び第２蒸気圧Ｐｍ２のいずれよりも小さい値になる。
【００４１】
本発明者は、多数の燃料について燃料性状を解析したことで、蒸気圧特性として図４〜図６に示すような蒸気圧マップを作成できるという知見を得た。この知見は、図３に示すような蒸留特性を多数の燃料について取得し、Ｔ５０等の蒸留温度ごとに基準温度Ｔｓを設定することで得られたとも言える。また、蒸気圧傾きＲｍ及び基準蒸気圧Ｐｓのうち一方だけでなく、両方を用いることで蒸気圧特性を作成したことで、蒸留温度の推定精度が高められている。これは、例えば図３に示すＴ５０用の蒸気圧マップについて、燃料Ｃ，Ｄでは、蒸気圧傾きＲｍに大きな差がないにもかかわらず、基準蒸気圧Ｐｓに大きな差があることでＴ５０が大きく異なっている、ということから明らかである。また、同じく図３に示すＴ５０用の蒸気圧マップについて、燃料Ａ，Ｄでは、基準蒸気圧Ｐｓに大きな差がないにもかかわらず、蒸気圧傾きＲｍに大きな差があることでＴ５０が大きく異なっている、ということからも明らかである。
【００４２】
制御ユニット３２は、蒸発室３３ａにて燃料を蒸発させてその燃料の蒸発特性を取得する燃料蒸発処理を行う。この処理は、イグニッションスイッチがオフ状態になっていても実行される。この処理については、図７のフローチャートを参照しつつ説明する。なお、本燃料蒸発処理では、蒸留温度としてＴ５０を用いるが、蒸留温度としてはＴ１０やＴ９０を用いてもよく、複数の蒸留温度を用いてもよい。
【００４３】
図７において、ステップＳ１０１では、通常処理を行う。この通常処理では、燃料弁３４を開状態に保持し、空気弁３５を閉状態に保持している。このように、空気弁３５を閉状態に保持していることで、車両の走行などに伴って燃料タンク１６等が揺れたとしても燃料が蒸発配管３３を逆流して真空ポンプ３８やブレーキシステム４１に浸入することが抑制される。
【００４４】
ステップＳ１０２では、給油が行われたか否かを判定する。ここでは、燃料タンク１６の給油口が開放されたか否かを判定する処理や、燃料が例えば１０Ｌなど所定量だけ増えたか否かを判定する処理、開放された給油口が再び閉鎖されたか否かを判定する処理などを行う。例えば、これら処理の全てが肯定された場合に、給油が行われたと判断して、ステップＳ１０３に進む。なお、給油作業が完了した場合に給油が行われたと判断する。給油が完了していない場合、ステップＳ１０１に戻り、給油が完了するまでステップＳ１０１，Ｓ１０２の処理を繰り返し行う。
【００４５】
ステップＳ１０３では、燃料の飽和蒸気圧Ｐを計測するための準備処理を行う。この準備処理では、蒸発室３３ａが密閉された空間になるように燃料弁３４及び空気弁３５の動作制御を行う。ここでは、通常処理において燃料弁３４が開状態に保持されていることに起因して、給油に伴って新たな燃料が蒸発室３３ａに導入された状態になっていると想定する。この場合、空気弁３５の閉状態を保ちつつ、燃料弁３４を閉状態に移行することで、蒸発室３３ａに燃料が貯留された状態で、蒸発室３３ａが密閉空間になる。
【００４６】
準備処置では、蒸発室３３ａを密閉空間にするよりも前の段階で、真空ポンプ３８を駆動させて蒸発室３３ａを減圧することで、蒸発室３３ａを真空状態又は真空に近い状態にする。例えば、圧力センサ３７の検出信号に基づいて蒸発室３３ａの内部圧力を取得し、蒸発室３３ａが真空状態又は真空に近い状態になったか否かを判定する。蒸発室３３ａが真空状態又は真空に近い状態になった場合、空気弁３５を閉状態に移行させて蒸発室３３ａを密閉空間にして、真空ポンプ３８の駆動を停止させる。これにより、蒸発室３３ａについて、飽和蒸気圧Ｐを計測するための条件が整ったことになる。
【００４７】
なお、上記準備処理においては、燃料弁３４及び空気弁３５をそれぞれ開状態に移行させ、これら弁３４，３５がいずれも開状態にある期間を確保した後に燃料弁３４を閉状態に移行してもよい。この場合、空気弁３５を開状態に移行させない構成に比べて、蒸発室３３ａへの燃料の流入が蒸発室３３ａ内の空気により阻害されるということが生じにくくなるため、給油に伴う新規の燃料を蒸発室３３ａにより確実に取り込むことができる。
【００４８】
また、ブレーキシステム４１での動作として、既に真空ポンプ３８が駆動している場合には、真空ポンプ３８に新たな指令信号を出力せずに、駆動中の真空ポンプ３８の吸引力を利用して蒸発室３３ａの減圧を行う。ただし、ブレーキシステム４１によるブレーキ動作の支障になる可能性がある場合には、ブレーキシステム４１での動作としての真空ポンプ３８の駆動が停止するまで待ち、停止した後に改めて真空ポンプ３８を駆動させて準備処理を行う。
【００４９】
ステップＳ１０４〜Ｓ１０７にて、第１蒸気圧Ｐｍ１及び第１温度Ｔｍ１を計測する第１計測処理を行う。第１計測処理においてステップＳ１０４では、圧力センサ３７の検出信号に基づいて、蒸発室３３ａの内部圧力を蒸気圧力として検出する。ここで、ステップＳ１０３にて準備処理が行われた後は、蒸発室３３ａの内部圧力が燃料の蒸発に伴って変化すると考えられ、圧力センサ３７により燃料の蒸気圧力が検出されることになる。ステップＳ１０４では、燃料の蒸発に伴って変化する蒸気圧力が飽和したか否かを判定する。蒸気圧力が飽和した場合、ステップＳ１０５に進み、蒸気圧力が飽和していない場合、蒸気圧力が飽和するまでステップＳ１０４，Ｓ１０５の処理を繰り返し行う。なお、上記ステップＳ１０３の準備処理で蒸発室３３ａが真空状態にならなかったとしても、蒸気圧力が飽和するまでに要する時間が長くなるだけで、いずれは蒸気圧力が飽和して飽和蒸気圧に達する可能性が高いと考えられる。
【００５０】
ステップＳ１０６では、蒸気圧力が飽和した値を第１蒸気圧Ｐｍ１として取得する。ステップＳ１０７では、温度センサ３６の検出信号に基づいて第１温度Ｔｍ１を検出する。第１温度Ｔｍ１は、蒸気圧力が第１蒸気圧Ｐｍ１になった時の燃料温度Ｔである。すなわち、第１温度Ｔｍ１は、第１蒸気圧Ｐｍ１に対応した燃料温度Ｔである。
【００５１】
ステップＳ１０８では、温度変化量ΔＴｍが判定値Ｎに達したか否かを判定する。すなわち、燃料温度Ｔが第２温度Ｔｍ２に達したか否かを判定する。温度変化量ΔＴｍは、Ｔｍ１−Ｔｍ２の絶対値であり、判定値Ｎは、例えば２０℃より大きい値に設定されている。ここで、給油後にエンジン１１が再始動されると、燃料噴射弁１５やコモンレール１８にて熱を得た燃料が燃料タンク１６に戻ることで燃料タンク１６内の燃料が温度上昇しやすく、それに伴って蒸発室３３ａ内の燃料も温度上昇しやすいと考えられる。その一方で、燃料タンク１６内の燃料や蒸発室３３ａ内の燃料は蒸留温度帯にまで温度上昇する可能性が非常に低いと考えられる。そこで、判定値Ｎは、燃料温度Ｔが数分〜数十分などある程度の時間で上昇する範囲で極力大きな値に設定されている。温度変化量ΔＴｍが判定値Ｎに達した場合はステップＳ１０９に進み、温度変化量ΔＴｍが判定値Ｎに達していない場合は、ステップＳ１０８の処理を繰り返し行うことで、温度変化量ΔＴｍが判定値Ｎより大きくなるまで待機する。
【００５２】
ステップＳ１０９，Ｓ１１０では、第２蒸気圧Ｐｍ２及び第２温度Ｔｍ２を計測する第２計測処理を行う。第２計測処理においてステップＳ１０９では、圧力センサ３７の検出信号に基づいて第２蒸気圧Ｐｍ２を検出する。ここで、第１蒸気圧Ｐｍ１が計測された後は、蒸発室３３ａにおいて飽和状態が保持されたまま燃料の温度が変化すると考えられる。そこで、温度変化量ΔＴｍが判定値Ｎに達した時の蒸気圧力を第２蒸気圧Ｐｍ２として取得する。ステップＳ１１０では、第２温度Ｔｍ２を取得する。ここでは、第１温度Ｔｍ１に判定値Ｎを加えた値を第２温度Ｔｍ２として取得する。なお、第２蒸気圧Ｐｍ２を検出したタイミングでの温度センサ３６の検出信号に基づいて、第２温度Ｔｍ２を改めて検出してもよい。
【００５３】
ステップＳ１１１では、蒸気圧傾きＲｍを算出する。ここでは、温度Ｔｍ１，Ｔｍ２を用いて温度変化量ΔＴｍを算出し、蒸気圧Ｐｍ１，Ｐｍ２を用いて蒸気圧変化量ΔＰｍを算出し、これら変化量ΔＴｍ，ΔＰｍを用いて蒸気圧傾きＲｍを算出する。
【００５４】
ステップＳ１１２では、蒸気圧傾きＲｍ及び基準温度Ｔｓを用いて基準蒸気圧Ｐｓを算出する。ここでは、蒸気圧傾きＲｍと基準温度Ｔｓとの積をとることで基準蒸気圧Ｐｓを算出する処理や、蒸気圧傾きＲｍから作成した図２のような近似直線に基準温度Ｔｓをプロットすることで基準蒸気圧Ｐｓを取得する処理を行う。基準温度Ｔｓは、蒸気圧特性を示す蒸気圧マップが作成される時点で既に設定されている値であり、記憶部３２ｂにあらかじめ記憶されている。
【００５５】
なお、第１温度Ｔｍ１又は第２温度Ｔｍ２が基準温度Ｔｓに一致している場合には、第１蒸気圧Ｐｍ１及び第２蒸気圧Ｐｍ２のうち、基準温度Ｔｓに一致した温度に対応する方の蒸気圧を基準蒸気圧Ｐｓとする。例えば、第１温度Ｔｍ１が基準温度Ｔｓに一致している場合には、第１蒸気圧Ｐｍ１を基準蒸気圧Ｐｓとする。この場合、蒸気圧傾きＲｍを用いて基準蒸気圧Ｐｓを算出するという必要がなくなる。
【００５６】
ステップＳ１１３では、蒸留温度を推定する。ここでは、基準蒸気圧Ｐｓ、蒸気圧傾きＲｍ及びＴ５０用の蒸気圧マップを用いて蒸留温度としてのＴ５０を推定する。各蒸留温度用の蒸気圧マップはいずれも、あらかじめ記憶部３２ｂに記憶されており、記憶部３２ｂからＴ５０用の蒸気圧マップを読み込む。そして、Ｔ５０用の蒸気圧マップに基準蒸気圧Ｐｓ及び蒸気圧傾きＲｍをプロットすることでＴ５０を推定する。また、Ｔ５０を含む蒸発特性に関する情報については、時刻等に対応させて記憶部３２ｂに記憶させる。
【００５７】
ステップＳ１１４では、燃料について、蒸留特性、蒸気圧特性等の蒸発特性とは異なる性状を特定性状として取得する。ここでは、特定性状として、密度やセタン価、発熱量を取得する。密度、セタン価及び発熱量の取得には周知の技術を用いており、説明を省略する。なお、密度、セタン価及び発熱量の取得に必要な各種情報については、各種センサやＥＣＵ１９からの信号を用いて取得する。
【００５８】
ステップＳ１１５では、燃焼システム１０での燃料の燃焼条件を取得する。ここでは、燃焼条件として、燃料噴射弁１５からの燃料の噴射圧を取得する。噴射圧の取得には周知の技術を用いており、説明を省略する。なお、噴射圧の取得に必要な各種情報については、各種センサやＥＣＵ１９からの信号を用いて取得する。
【００５９】
ステップＳ１１６では、Ｔ５０を用いて燃料の燃焼特性を推定する。ここでは、Ｔ５０に加えて、特定性状として密度やセタン価、発熱量を用いることで、燃焼特性として煤の発生しやすさや着火しやすさを推定する。なお、煤の生成しやすさとしては、煤の生成量が多くなることが挙げられる。
【００６０】
例えば、Ｔ５０及び密度を用いて燃焼特性を推定する場合には、図８に示すように、Ｔ５０と密度との関係を密度特性として示す密度マップを用いる。この密度マップにおいては、密度が大きく且つＴ５０の温度が低いほど煤が発生しやすく、密度が小さく且つＴ５０が大きいほど着火性が向上しやすくなっている。ここでは、密度マップにＴ５０及び密度をプロットすることで、煤の発生しやすさや着火しやすさを推定する。
【００６１】
Ｔ５０及びセタン価を用いて燃焼特性を推定する場合には、図９に示すように、Ｔ５０とセタン価との関係をセタン価特性として示すセタン価マップを用いる。このセタン価マップにおいては、Ｔ５０に関係なくセタン価が大きいほど着火性が向上しやすく、Ｔ５０が大きく且つセタン価が小さいほど煤が発生しやすくなっている。ここでは、セタン価マップにＴ５０及びセタン価をプロットすることで、煤の発生しやすさや着火しやすさを推定する。
【００６２】
Ｔ５０及び発熱量を用いて燃焼特性を推定する場合には、図１０に示すように、Ｔ５０と発熱量との関係を発熱量特性として示す発熱量マップを用いる。この発熱量マップにおいては、発熱量及びＴ５０の両方が大きいほど着火性が向上しやすく、発熱量が小さく且つＴ５０が大きいほど煤が発生しやすくなっている。ここでは、発熱量マップにＴ５０及び発熱量をプロットすることで、煤の発生しやすさや着火しやすさを推定する。
【００６３】
また、本ステップＳ１１６では、Ｔ５０に加えて、燃焼条件として噴射圧を用いることで、燃焼特性として燃焼室１１ａでの燃料の燃焼位置を推定する。Ｔ５０及び噴射圧を用いて燃焼特性を推定する場合には、図１１に示すように、Ｔ５０と噴射圧との関係を噴射圧特性として示す噴射圧マップを用いる。この噴射圧マップにおいては、噴射圧及びＴ５０の両方が大きいほど燃焼位置としての燃焼先端位置が噴孔から遠くなりやすくなっている。すなわち、噴孔と燃焼先端位置との離間距離が大きくなりやすくなっている。ここでは、噴射圧マップにＴ５０及び噴射圧をプロットすることで、燃焼先端位置を推定する。
【００６４】
なお、密度マップ、セタン価マップ、発熱量マップ及び噴射圧マップは、いずれも記憶部３２ｂにあらかじめ記憶されている。燃焼特性の推定処理においては、これらマップを記憶部３２ｂから読み込んで燃焼特性の推定に用いる。また、燃焼特性に関する情報については、Ｔ５０等の燃料性状に関する情報に対応させて記憶部３２ｂに記憶させる。
【００６５】
ステップＳ１１７では、制御モード処理を行う。ここでは、過去の燃料性状や燃焼特性に関する情報を記憶部３２ｂから読み込み、今回の給油に伴って推定した燃料性状や燃焼特性である今回情報と、前回の給油に伴って推定した燃料性状や燃焼特性である前回情報との差異が許容範囲を越えたか否かを判定する。例えば、今回給油でのＴ５０と前回給油でのＴ５０との差異が許容値より大きいか否かを判定する。そして、今回情報と前回情報との差異が許容範囲を越えた場合には、制御モードの変更を推奨するモード変更信号をＥＣＵ１９に対して出力する。なお、モード変更信号には、今回情報及び前回情報も含まれている。
【００６６】
ＥＣＵ１９は、モード変更信号を受信した場合、燃焼システム１０の制御モードを変更する。例えば、モード変更信号に、煤が許容範囲を越えて生成しやすくなったという情報が含まれている場合、噴射圧が大きくなるように制御モードを変更することで、煤の生成量を低減させることができる。また、モード変更信号に、着火性が許容範囲を越えて良くなってしまったという情報が含まれている場合、噴射タイミングを遅らせるように制御モードを変更することで、着火タイミングが早くなり過ぎることを抑制できる。さらに、モード変更信号に、燃焼先端位置が許容範囲を越えて噴孔から遠くなってしまったという情報が含まれている場合、噴射圧が小さくなるように制御モードを変更することで、燃焼に伴う熱損失が大きくなり過ぎることを抑制できる。
【００６７】
ステップＳ１１８では、完了処理を行う。この処理では、燃料弁３４を閉状態から開状態に移行させ、空気弁３５を閉状態のまま保持する。なお、空気弁３５を一時的に閉状態から開状態に移行させてもよい。この場合、空気通路３３ｃを通じて蒸発室３３ａに空気が流入することで蒸発室３３ａの内部圧力が低下する。このため、蒸発室３３ａが負圧のまま燃料弁３４が開状態に移行した場合に比べて、蒸発室３３ａでの燃料の液面が燃料タンク１６での燃料の液面に比べて過剰に高い位置に移動するということが生じにくくなる。
【００６８】
制御ユニット３２においては、燃料蒸発処理の各ステップの処理を実行する機能を有している。ステップＳ１０３の処理を実行する機能が蒸発制御部に相当し、ステップＳ１０４〜Ｓ１１３の処理を実行する機能が蒸発取得部に相当する。蒸発取得部として、ステップＳ１０４の処理を実行する機能が圧力取得部に相当し、ステップＳ１０６，Ｓ１０９の処理を実行する機能が飽和圧取得部に相当し、ステップＳ１０７，Ｓ１１０の処理を実行する機能が温度取得部に相当する。また、蒸発取得部として、ステップＳ１１１の処理を実行する機能が傾き取得部に相当し、ステップＳ１１２の処理を実行する機能が基準取得部に相当し、ステップＳ１１３の処理を実行する機能が蒸留推定部に相当する。さらに、蒸発取得部として、ステップＳ１１４の処理を実行する機能が特定取得部に相当する。
【００６９】
ここまで説明した本実施形態によれば、燃焼室１１ａでの燃焼に用いられる燃料を蒸発室３３ａにて蒸発させるため、飽和蒸気圧Ｐや基準蒸気圧Ｐｓ、蒸留温度Ｔ５０等を燃料の蒸発特性として直接的に取得できる。このため、例えば動粘度等の特定性状に基づいて蒸留温度を間接的に推定して取得した構成に比べて、蒸発特性の取得精度を高めることができる。そして、精度の高い蒸発特性としてＴ５０等を用いて制御モード処理を行うことで、噴射圧を調整するなどの燃料噴射制御であるエンジン１１の運転制御を適正化することができる。
【００７０】
なお、例えば動粘度に基づいてＴ５０等の蒸留温度を推定する技術は、一般的に、燃料について動粘度及びＴ９０の両方が燃料成分の炭素数により決まることを利用したものである。ところが、動粘度は燃料成分の分子構造によっても異なると考えられ、この分子構造の差異は、動粘度からＴ９０を推定する際の誤差要因になることが懸念される。例えば、炭化水素については、同じ炭素数であっても直鎖より環状の方が燃料の動粘度を高くしやすく、同じ動粘度を有する燃料であってもＴ９０が異なることがあると考えられる。したがって、燃料について、動粘度をパラメータとして蒸留性状等の蒸発特性を間接的に推定する構成では、その推定精度が低下することが懸念される。
【００７１】
本実施形態によれば、圧力センサ３７の検出信号を用いて蒸発室３３ａでの蒸気圧力が検出されるため、この蒸気圧力を用いることで蒸発特性としての飽和蒸気圧Ｐを直接的に計測することができる。このように、蒸発特性を精度良く取得できる構成を実現できる。
【００７２】
本実施形態によれば、飽和蒸気圧Ｐと燃料温度Ｔとが互いに対応した状態で取得されるため、この対応関係を表す近似直線等を用いることで、基準温度Ｔｓに対応した基準蒸気圧Ｐｓを算出することができる。しかも、基準温度Ｔｓが計測温度帯に含まれているため、第１温度Ｔｍ１や第２温度Ｔｍ２といった実際に計測した温度に近い値を基準温度Ｔｓとすることができ、その結果、基準蒸気圧Ｐｓの算出精度を高めることができる。
【００７３】
本実施形態によれば、蒸気圧傾きＲｍが取得されるため、燃料が基準温度Ｔｓにある場合を想定して基準蒸気圧Ｐｓを算出する際にその算出精度を高めることができる。しかも、蒸気圧傾きＲｍを取得するための温度変化量ΔＴｍが判定値Ｎにより設定されるため、判定値Ｎをある程度大きい値にすることで蒸気圧傾きＲｍを、実際の蒸気圧曲線が有する傾きに近付けることができる。このため、蒸気圧傾きＲｍを用いて基準蒸気圧Ｐｓを算出する際の算出精度を更に高めることができる。なお、温度変化量ΔＴｍを算出する際、第１温度Ｔｍ１及び第２温度Ｔｍ２といった２つの実測値がいずれも計測温度帯に含まれるように判定値Ｎが設定されることで、蒸気圧傾きＲｍを実際の蒸気圧曲線が有する傾きに近付きやすくなる。
【００７４】
本実施形態によれば、蒸気圧傾きＲｍが蒸留温度の推定に用いられるため、例えば動粘度等の特定性状が蒸留温度の推定に用いられる構成に比べて、その推定精度を高めることができる。これは、蒸気圧傾きＲｍ及び蒸留温度が、いずれも蒸発特性の一種であることに起因して互いに相関があるためである。本実施形態では、この相関を示す情報を蒸気圧特性と称している。ここで、蒸気圧傾きＲｍは蒸気圧力や飽和蒸気圧Ｐを用いて算出されているため、蒸気圧力が蒸留温度の推定に用いられていることにもなる。しかも、蒸気圧傾きＲｍ及び蒸留温度に加えて蒸気圧力も蒸発特性の一種である。したがって、蒸気圧力が蒸留温度の推定に用いられることでこの推定精度が向上したと言うこともできる。
【００７５】
本実施形態によれば、蒸気圧傾きＲｍ及び基準蒸気圧Ｐｓに基づいて蒸留温度が推定される場合に蒸気圧特性が用いられるため、蒸留温度の推定精度を高めることができる。これは、本発明者が、多数の燃料について燃料性状を解析して、飽和蒸気圧と蒸留特性との関連付けができるような情報を蒸気圧特性に含ませたためである。特に、蒸気圧特性においては、蒸気圧傾きＲｍ及び基準蒸気圧Ｐｓという、いずれも計測温度帯に含まれる比較的低温での実測値から取得された値が用いられるため、蒸留温度の推定精度を高めることができるようになっている。
【００７６】
本実施形態によれば、蒸気圧特性においては蒸気圧傾きＲｍ及び基準蒸気圧Ｐｓの両方が大きいほど蒸留温度が高くなっているため、この蒸気圧特性を容易にマップ化することができる。このため、蒸気圧特性である蒸気圧マップを燃焼特性の推定や燃料噴射の制御等に用いる際に、これら推定や制御の処理負担を低減することができる。
【００７７】
本実施形態によれば、燃料性状として、Ｔ５０等の蒸発特性に加えて、動粘度等の特定性状も取得されるため、燃焼特性の推定や燃料噴射の制御にこれら蒸発特性及び特定性状の両方を用いることができる。これにより、燃焼特性の推定精度や燃料噴射の制御精度を高めることができる。
【００７８】
本実施形態によれば、燃料蒸発システム３０が蒸発室３３ａ、燃料弁３４及び空気弁３５を有しているため、蒸発室３３ａを密閉空間にすることができる。このため、蒸発室３３ａでの燃料の蒸発に伴って飽和蒸気圧Ｐを正確に計測することができる。しかも、蒸発室３３ａ内の燃料温度Ｔが温度センサ３６により直接的に計測されるため、この燃料温度Ｔを用いてＴ５０等の蒸留温度を精度良く推定することができる。さらに、蒸発室３３ａでの飽和蒸気圧Ｐが圧力センサ３７により直接的に計測されるため、互いに対応する燃料温度Ｔ及び飽和蒸気圧Ｐを用いることで蒸留温度の推定精度を高めることができる。
【００７９】
本実施形態によれば、蒸発室３３ａが空気通路３３ｃを介して真空ポンプ３８に接続されているため、蒸発室３３ａ内の空気を空気通路３３ｃから強制的に排出して、蒸発室３３ａを減圧することができる。蒸発室３３ａが減圧された後に蒸発室３３ａにて燃料を蒸発させるため、蒸発室３３ａが減圧されない構成に比べて、飽和蒸気圧Ｐを計測するための所要時間を短縮することができる。この所要時間が短いほど燃料温度Ｔが変化しにくいため、飽和蒸気圧Ｐの計測精度を高めることができる。
【００８０】
本実施形態によれば、蒸発室３３ａが燃料通路３３ｂを介して燃料タンク１６の内部空間に連通しているため、実際に燃焼室１１ａでの燃焼に用いる燃料を燃料タンク１６から蒸発室３３ａに取り込むことができる。この場合、燃焼室１１ａでの燃料の燃焼状態を精度良く推定できるため、燃焼システム１０の制御モードを適正化することができる。
【００８１】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、蒸発配管３３がブレーキシステム４１の真空ポンプ３８に接続されていたが、第２実施形態では、蒸発配管３３が吸気通路１２に接続されている。すなわち、上記第１実施形態では、蒸発室３３ａの減圧を行う減圧部として真空ポンプ３８を利用したが、第２実施形態では、減圧部として吸気通路１２を利用する。本実施形態では、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００８２】
図１２に示すように、蒸発配管３３は、吸気通路１２においてスロットル弁１３と燃焼室１１ａとの間の領域に接続されている。吸気通路１２では、エンジン１１の吸気工程において吸入空気が燃焼室１１ａに吸入される際に負圧が発生し、本実施形態では、この吸気通路１２での負圧を利用して蒸発室３３ａの減圧が行われる。この場合、蒸発室３３ａの空気が空気通路３３ｃを通じて吸気通路１２に流入することになる。なお、スロットル弁１３の開度が小さいほど吸気通路１２では負圧が大きくなりやすく、蒸発室３３ａが真空状態に近づきやすくなる。
【００８３】
本実施形態では、スロットル弁１３が制御ユニット３２の制御対象になっておらず、燃料蒸発システム３０にはスロットル弁１３が含まれていない。このため、制御ユニット３２は、飽和蒸気圧Ｐを計測する際に蒸発室３３ａの減圧を任意のタイミングでは行うことができないが、エンジン１１の運転状態に合わせて蒸発室３３ａの減圧が行われたタイミングに合わせて、飽和蒸気圧Ｐを計測することはできる。
【００８４】
制御ユニット３２は、基本的に上記第１実施形態と同様の燃料蒸発処理を実行する。ただし、ステップＳ１０３の準備処理に関する処理が上記第１実施形態とは異なる。本実施形態では、制御ユニット３２は、ステップＳ１０２での給油完了か否かの判定に加えて、エンジン１１が運転状態にあるか否かの判定を行う。そして、給油完了し且つエンジン１１が運転状態にある場合に、ステップＳ１０３にて準備処理を行う。上記第１実施形態では、真空ポンプ３８を駆動させることで蒸発室３３ａの減圧が行われるため、エンジン１１が運転状態及び停止状態のいずれにある場合でも準備処理を行うことができた。これに対して、本実施形態では、吸気通路１２の負圧を利用して蒸発室３３ａの減圧が行われるため、エンジン１１が停止状態にある場合には準備処理を行うことができない。
【００８５】
ステップＳ１０３の準備処理では、スロットル弁１３が開状態にあるか否かを判定し、スロットル弁１３が開状態にある場合に、燃料弁３４を閉状態とし、空気弁３５を開状態とする。そして、エンジン１１の吸気工程が行われることで、圧力センサ３７により検出された蒸発室３３ａの内部圧力が真空状態又はそれに近い状態になった場合に、空気弁３５を閉状態に移行する。なお、本準備処理では、ＥＣＵ１９に信号を出力することでスロットル弁１３を強制的に開状態に移行させてもよい。また、本準備処理では、スロットル弁１３が閉状態にある場合に空気弁３５を閉状態から開状態に移行させることで、蒸発室３３ａの減圧を行ってもよい。
【００８６】
本実施形態によれば、吸気通路１２の負圧を利用して蒸発室３３ａを減圧することができる。このため、例えば燃料蒸発システム３０と共に車両に搭載されたブレーキシステム４１が真空ポンプ３８を必要としないタイプだった場合に、蒸発室３３ａを減圧するためだけに真空ポンプ３８を車両に搭載するという必要がない。すなわち、蒸発室３３ａを減圧するための専用の減圧部を燃料蒸発システム３０に付与する必要がない。したがって、燃料蒸発システム３０を燃料供給システム１０ａに対して構築する際にコスト低減を実現できる。
【００８７】
（第３実施形態）
上記第１実施形態では、燃料タンク１６から蒸発室３３ａに燃料が取り込まれる構成としたが、第３実施形態では、戻り通路２３から蒸発室３３ａに燃料が取り込まれる構成とする。本実施形態では、上記第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００８８】
図１３に示すように、蒸発室３３ａが燃料通路３３ｂを介して戻り通路２３に接続されている。この場合、蒸発配管３３がドレイン管に接続されている。本実施形態では、真空ポンプ３８が燃料蒸発装置３１専用のアクチュエータになっている。すなわち、真空ポンプ３８は、ブレーキシステム４１に含まれておらず、専用品になっている。
【００８９】
本実施形態では、蒸発配管３３が、蒸発室３３ａに空気を取り込むための取り込み通路３３ｄを有している。この構成では、空気通路３３ｃは、蒸発室３３ａから空気を排出するための排出通路になる。蒸発配管３３は、燃料通路３３ｂから遠ざかる向きに２つに分岐しており、一方の分岐部分に空気通路３３ｃが形成され、他方の分岐部分に取り込み通路３３ｄが形成されている。蒸発配管３３の分岐に合わせて、蒸発室３３ａも分岐している。蒸発室３３ａは、燃料通路３３ｂ、空気通路３３ｃ及び取り込み通路３３ｄのそれぞれに連通している。蒸発室３３ａと取り込み通路３３ｄとの境界部には、取り込み通路３３ｄから蒸発室３３ａの空気の取り込みを規制する取り込み規制部としての取り込み弁５１が設けられている。取り込み弁５１は、燃料弁３４や空気弁３５と同様に、開状態と閉状態とに移行可能な電磁弁等の電動式の開閉装置である。なお、取り込み弁５１は、燃料弁３４及び空気弁３５と同様に開閉部に相当する。
【００９０】
制御ユニット３２は、基本的に上記第１実施形態と同様の燃料蒸発処理を実行する。ただし、上記第１実施形態のステップＳ１０１の通常処理及びＳ１０３の準備処理の内容が異なる。ステップＳ１０１の通常処理については、燃料弁３４を閉状態に保ち且つ空気弁３５を開状態に保つことは上記第１実施形態と同じであるが、本実施形態では、取り込み弁５１を空気弁３５と同様に開状態に保つ。ここで、戻り通路２３では燃料圧が比較的低いことに起因して、戻り通路２３から蒸発配管３３には燃料が進入しにくくなっている。このため、通常処理が行われている状態では、蒸発室３３ａに燃料が導入されていない可能性が高い。
【００９１】
ステップＳ１０３の準備処理については、図１４のフローチャートを参照しつつ説明する。準備処理においては、まず、ステップＳ２０１にて第１減圧処理を行う。この処理では、空気弁３５を開状態に移行させ、燃料弁３４及び取り込み弁５１を閉状態に移行させる。この状態で、真空ポンプ３８を駆動させて蒸発室３３ａの減圧を行う。そして、圧力センサ３７の検出信号に基づいて、蒸発室３３ａが真空状態又はそれに近い状態になったか否かを判定し、これら状態になった場合にステップＳ２０２に進む。
【００９２】
ステップＳ２０２では、燃料導入処理を行う。この処理では、空気弁３５及び取り込み弁５１を閉状態に保持しながら、燃料弁３４だけを開状態に移行することで、蒸発室３３ａの負圧を利用して戻り通路２３から蒸発室３３ａに燃料を流入させる。そして、燃料弁３４を開状態に移行させた後に速やかに閉状態に戻す。これは、蒸発室３３ａが真空状態又はそれに近い状態になっていることに起因して蒸発室３３ａへの燃料の導入量が過剰に多くなる、ということを回避するためである。この場合、蒸発室３３ａは、まだ負圧が保たれた状態になっている。なお、上記ステップＳ２０１の第１減圧処理では、蒸発室３３ａを負圧になる程度に減圧するにとどめてもよい。この場合、燃料導入処理において燃料弁３４を開状態に保つ時間が長くても、蒸発室３３ａへの燃料の導入量が過剰に多くなるということが抑制される。
【００９３】
ステップＳ２０３では、空気層形成処理を行う。この処理では、燃料弁３４を閉状態に保持しながら、空気弁３５及び取り込み弁５１を開状態に移行することで、蒸発室３３ａの負圧を利用して空気通路３３ｃ及び取り込み通路３３ｄを通じて蒸発室３３ａに空気を取り込む。これにより、蒸発室３３ａに燃料層及び空気層の両方が形成される。
【００９４】
ステップＳ２０４では、第２減圧処理を行う。この処理では、取り込み弁５１を開状態から閉状態に移行させることで、空気弁３５だけが開状態にある状態にする。この状態で真空ポンプ３８を駆動させることで蒸発室３３ａの減圧を行い、蒸発室３３ａを真空状態又はそれに近い状態に移行させる。そして、空気弁３５を閉状態に移行させ、真空ポンプ３８の駆動を停止させることで、圧力センサ３７により飽和蒸気圧Ｐを計測するための準備処理が完了する。なお、ステップＳ２０１〜Ｓ２０４の処理を実行する機能が蒸発制御部に相当する。
【００９５】
本実施形態によれば、ブレーキシステム４１等の他のシステムに属さない真空ポンプ３８が減圧部として燃料蒸発システム３０に含まれている。このため、真空ポンプ３８を駆動させることで、エンジン１１が運転状態及び停止状態のいずれにある場合でも、蒸発室３３ａの減圧を行うことで飽和蒸気圧Ｐの計測を行うことができる。このため、給油後に速やかに燃料の蒸留温度や燃焼特性を推定することができる。
【００９６】
（第４実施形態）
第４実施形態では、蒸発室３３ａに取り込まれた燃料が熱源により強制的に加熱される構成とする。本実施形態では、上記第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００９７】
図１５に示すように、燃料蒸発装置３１がヒータ装置５３を有している。ヒータ装置５３は、熱源としてヒータ部５３ａを有しており、ヒータ部５３ａは、蒸発配管３３において蒸発室３３ａを形成する部分に接触又は接近する位置に設けられている。蒸発配管３３においては、少なくともヒータ部５３ａが接触又は接近する部分が伝熱性の高い材料により形成されており、ヒータ部５３ａの加熱によって蒸発室３３ａ内の燃料が温度上昇しやすくなっている。
【００９８】
ヒータ部５３ａは、電流が流れることで発熱する発熱抵抗体等により形成されており、ヒータ装置５３は、ヒータ部５３ａの通電及び通電停止を切り替えるスイッチ部を有している。ヒータ装置５３は、スイッチ部が制御ユニット３２に電気的に接続されていることで、制御ユニット３２からの指令信号に応じて動作制御されるアクチュエータになっている。
【００９９】
ヒータ部５３ａは、蒸発配管３３の長手方向に沿って延びており、ヒータ部５３ａの少なくとも一部が燃料タンク１６の内部に配置されている。ヒータ部５３ａは、燃料タンク１６において燃料が満杯になった場合の燃料液面から上方に離間した位置に配置されている。このため、ヒータ部５３ａが燃料タンク１６内で燃料に浸るということが生じないようになっている。
【０１００】
制御ユニット３２は、基本的に上記第１実施形態と同様の燃料蒸発処理を実行する。ただし、ステップＳ１０３の準備処理の内容と、ヒータ装置５３の動作制御の追加と、が上記第１実施形態とは異なる。
【０１０１】
ステップＳ１０３の準備処理においては、真空ポンプ３８により蒸発室３３ａの減圧を行った後、空気弁３５を閉状態に移行し、燃料弁３４を開状態に移行する。すると、蒸発室３３ａの負圧に伴って燃料タンク１６から蒸発室３３ａが吸い上げられるように取り込まれ、蒸発室３３ａでの燃料液面が燃料タンク１６での燃料液面より高い位置まで上昇する。これにより、蒸発配管３３では、ヒータ部５３ａにより加熱される高さ位置まで燃料が到達し、蒸発室３３ａ内の燃料がヒータ部５３ａによる加熱に伴って温度上昇しやすくなる。このため、蒸発室３３ａ内の燃料を加熱する上でヒータ装置５３の熱損失を小さくできる。その一方で、ヒータ部５３ａが燃料タンク１６での燃料液面から上方に離間した位置にあるため、燃料タンク１６内の燃料がヒータ部５３ａにより加熱されるということを回避できる。
【０１０２】
次に、ヒータ装置５３の動作制御について説明する。本実施形態では、図１６において、ステップＳ１０４〜Ｓ１０７にて第１計測処理を行った後、ステップＳ３０１に進み、加熱処理を行う。この加熱処理では、ヒータ装置５３に対して指令信号を出力することでヒータ部５３ａを発熱させ、蒸発室３３ａ内の燃料温度Ｔを強制的に上昇させる。
【０１０３】
ステップＳ３０１の後、上記第１実施形態と同様にステップＳ１０８にて、温度変化量ΔＴｍが判定値Ｎに達したか否かを判定するが、本実施形態では、上記第１実施形態に比べて判定値Ｎが大きい値に設定されている。例えば、判定値Ｎが５０℃より大きい値に設定されている。このように判定値Ｎが大きな値に設定されていても、ヒータ部５３ａによる加熱に伴って燃料温度Ｔが第２温度Ｔｍ２に到達しやすくなっている。ここで、温度変化量ΔＴｍを用いて蒸気圧傾きＲｍを算出する場合、温度変化量ΔＴｍがある程度大きいと、蒸気圧傾きＲｍを用いて算出する基準蒸気圧Ｐｓの算出精度が向上しやすくなっている。その結果、基準蒸気圧Ｐｓを用いて推定する蒸留温度や燃焼状態の推定精度が向上することになる。
【０１０４】
ステップＳ１０８にて温度変化量ΔＴｍが判定値Ｎに達した場合、ステップＳ３０２に進み、加熱終了処理を行う。この処理では、指令信号を出力することでヒータ部５３ａの発熱を停止させる。これにより、ヒータ部５３ａによる燃料加熱が過剰に行われてエネルギー損失が大きくなるということを回避できる。
【０１０５】
なお、ステップＳ３０１，Ｓ３０２の処理を実行する機能が蒸発制御部に相当する。蒸発制御部として、ステップＳ３０１の処理を実行する機能が冷熱実行部に相当する。
【０１０６】
また、本実施形態では、制御ユニット３２により制御可能なヒータ部５３ａが熱源として用いられていたが、エンジン１１等を冷却するための冷却水等の冷媒が熱源として用いられていてもよい。例えば、冷媒が流れる冷媒管が、ヒータ部５３ａに代えて、蒸発配管３３において蒸発室３３ａを形成する部分に接近又は接触する位置に設けられた構成とする。この構成では、エンジン１１等から熱が付与されて比較的温度が高くなった冷媒が蒸発室３３ａ内の燃料との間で熱交換することで、燃料温度Ｔを強制的に上昇させることができる。ただし、燃料蒸発システム３０とは異なる燃焼システム１０などに含まれる冷媒を熱源として用いる構成では、ステップＳ３０１，Ｓ３０２の処理を行わないことになる。
【０１０７】
（第５実施形態）
第５実施形態では、蒸発室３３ａに取り込まれた燃料が、戻り通路２３から燃料タンク１６に戻される戻り燃料により強制的に加熱される。本実施形態では、上記第４実施形態での熱源をヒータ部５３ａではなく戻り燃料に置き換えた構成になっており、上記第４実施形態との相違点を中心に説明する。
【０１０８】
図１７に示すように、燃料蒸発装置３１においては、戻り通路２３の下流端部が、蒸発配管３３において蒸発室３３ａを形成する部分に接触又は接近する位置に配置されている。蒸発配管３３においては、戻り通路２３から放出される戻り燃料が直接的にかかる部分が伝熱性の高い材料により形成されており、戻り燃料が有する熱により蒸発室３３ａ内の燃料が温度上昇しやすくなっている。戻り通路２３を形成する戻り配管は、燃料タンク１６の天井部を上下に貫通しており、戻り通路２３の下流端部は、燃料タンク１６の内部において燃料が満杯になった場合の燃料液面から上方に離間した位置に配置されている。
【０１０９】
制御ユニット３２は、基本的に上記第４実施形態と同様の燃料蒸発処理を実行する。例えば、ステップＳ１０３の準備処理については、蒸発室３３ａでの燃料液面が燃料タンク１６での燃料液面より高い位置になるように蒸発室３３ａ内に燃料が吸い上げられる、という点で共通している。この処理が行われることで、蒸発配管３３では、戻り通路２３から放出される戻り燃料により加熱される高さ位置まで燃料が到達し、蒸発室３３ａ内の燃料が戻り燃料による加熱に伴って温度上昇しやすくなる。この場合、戻り燃料は蒸発配管３３に熱を付与することで温度低下しやすくなる。このため、戻り燃料が有する熱によって燃料タンク１６内の燃料温度が上昇するということを抑制できる。
【０１１０】
本実施形態では、戻り通路２３からの戻り燃料により蒸発室３３ａ内の燃料温度Ｔが上昇しやすいため、ステップＳ１０８の判定処理に用いる判定値Ｎは、上記第４実施形態と同様に、上記第１実施形態に比べて大きい５０℃などの値に設定されている。これにより、蒸留温度の推定に際して基準蒸気圧Ｐｓの算出精度を高めることができる。ただし、戻り通路２３からの戻り燃料の熱を利用して蒸発室３３ａ内の燃料の加熱を行うため、上記第４実施形態のようなヒータ装置５３により燃料加熱が行われる構成とは異なり、燃料加熱のタイミングや加熱温度などを調整することが困難になっている。
【０１１１】
（第６実施形態）
第６実施形態では、蒸発室３３ａに取り込まれた燃料が冷却源により強制的に冷却される構成とする。本実施形態では、上記第４実施形態での熱源を冷却源に置き換えた構成になっており、上記第４実施形態との相違点を中心に説明する。
【０１１２】
図１８に示すように、燃料蒸発装置３１が冷却装置５４を有している。冷却装置５４は、冷却源として冷却部５４ａを有しており、冷却部５４ａは、上記第４実施形態においてヒータ部５３ａと同様の位置に設けられている。冷却部５４ａは、電流が流れることで温度低下するペルチェ素子等により形成されており、冷却装置５４は、冷却部５４ａの通電及び通電停止を切り替えるスイッチ部を有している。冷却装置５４は、スイッチ部が制御ユニット３２に電気的に接続されていることで、制御ユニット３２からの指令信号に応じて動作制御されるアクチュエータになっている。
【０１１３】
制御ユニット３２は、基本的に上記第４実施形態と同様の燃料蒸発処理を実行する。ただし、ヒータ装置５３の動作制御が冷却装置５４の動作制御に置き換わった点が上記第４実施形態とは異なる。
【０１１４】
上記第４実施形態と同じ点としては、ステップＳ１０３の準備処理が挙げられる。この準備処理の内容は、蒸発室３３ａでの燃料液面が燃料タンク１６での燃料液面より高い位置になるように蒸発室３３ａ内に燃料が吸い上げられる、という点で共通している。このため、蒸発室３３ａ内の燃料を冷却する上で冷却装置５４の冷却損失を小さくできる。
【０１１５】
次に、冷却装置５４の動作制御について説明する。本実施形態では、図１９に示すように、上記第４実施形態でのステップＳ３０１，Ｓ３０２に代えて、ステップＳ４０１，Ｓ４０２の処理を行う。ステップＳ４０１では、冷却装置５４に対して指令信号を出力することで冷却部５４ａを冷却し、蒸発室３３ａ内の燃料温度Ｔを強制的に低下させる。
【０１１６】
ステップＳ４０１の後、上記第４実施形態と同様にステップＳ１０８にて、温度変化量ΔＴｍが判定値Ｎに到達したか否かを判定する。ここで、本実施形態では、蒸発室３３ａを冷却することで第２温度Ｔｍ２が第１温度Ｔｍ１よりも低い温度になるため、Ｔｍ１−Ｔｍ２がマイナスの値になるが、この値の絶対値を温度変化量ΔＴｍとして判定値Ｎと比較する。ここで、本実施形態では、冷却部５４ａにより蒸発室３３ａ内の燃料温度Ｔを強制的に変化させるため、上記第４実施形態と同様に、判定値Ｎが上記第１実施形態に比べて大きい５０℃などの値に設定されている。これにより、蒸留温度の推定に際して基準蒸気圧Ｐｓの算出精度を高めることができる。
【０１１７】
ステップＳ１０８にて温度変化量ΔＴｍが判定値Ｎに達した場合、ステップＳ４０２に進み、冷却終了処理を行う。この処理では、指令信号を出力することで冷却部５４ａの冷却を停止させる。これにより、冷却部５４ａによる燃料冷却が過剰に行われてエネルギー損失が大きくなるということを回避できる。
【０１１８】
なお、ステップＳ４０１，Ｓ４０２の処理を実行する機能が蒸発制御部に相当する。蒸発制御部として、ステップＳ４０１の処理を実行する機能が冷熱実行部に相当する。
【０１１９】
また、本実施形態では、制御ユニット３２により制御可能な冷却部５４ａが冷却源として用いられていたが、空調システム等において空気等から熱を奪われた冷媒が冷却源として用いられていてもよい。例えば、冷媒が流れる冷媒管が、冷却部５４ａに代えて、蒸発配管３３において蒸発室３３ａを形成する部分に接近又は接触する位置に設けられた構成とする。この構成では、空調システム等において熱が奪われて比較的温度が低くなった冷媒が蒸発室３３ａ内の燃料との間で熱交換することで、燃料温度Ｔを強制的に低下させることができる。ただし、燃料蒸発システム３０とは異なる空調システムなどに含まれる冷媒を熱源として用いる構成では、ステップＳ４０１，Ｓ４０２の処理を行わないことになる。
【０１２０】
（第７実施形態）
上記第４実施形態では、減圧部としての真空ポンプ３８により蒸発室３３ａが減圧された後に飽和蒸気圧Ｐの計測が行われる構成としたが、第７実施形態では、蒸発室３３ａの減圧を行わずに飽和蒸気圧Ｐの計測が行われる。本実施形態では、上記第４実施形態との相違点を中心に説明する。
【０１２１】
図２０に示すように、蒸発配管３３が真空ポンプ３８等の減圧部に接続されていない。その一方で、燃料蒸発装置３１は、絶対圧を検出する圧力センサ３７に代えて、ゲージ圧としての差圧を検出する差圧センサ５６を有している。差圧センサ５６は、蒸発室３３ａの絶対圧と大気圧との差を差圧として検出する差圧検出部であり、圧力センサ３７に代えて制御ユニット３２に電気的に接続されている。差圧センサ５６は、蒸発室３３ａでの差圧に応じた検出信号を制御ユニット３２に対して出力し、制御ユニット３２は、差圧センサ５６の検出信号に基づいて蒸発室３３ａでの差圧を検出する。
【０１２２】
制御ユニット３２は、基本的に上記第４実施形態と同様の燃料蒸発処理を実行する。ただし、蒸発室３３ａの減圧を行わないこと、及び第１計測処理において燃料を加熱すること、が上記第４実施形態とは異なる。
【０１２３】
まず、蒸発室３３ａの減圧を行わないことに関して説明する。ステップＳ１０３の準備処理においては、空気弁３５を閉状態に保持し、燃料弁３４を閉状態に移行させる。ここで、蒸発室３３ａの減圧を行わない場合、蒸発室３３ａにおいては、燃料の蒸発に伴う蒸気圧力の上昇度合いが緩やかになり、この蒸気圧力が飽和するまでに過剰に長い時間が必要になることが懸念される。
【０１２４】
そこで、本実施形態では、ヒータ部５３ａにより蒸発室３３ａ内の燃料を加熱することで蒸気圧力が飽和するまでの時間の短縮化を図る。図２１において、ステップＳ１０３にて準備処理を行った後、ステップＳ５０１に進み、第１加熱処理を行う。この第１加熱処理では、上記第４実施形態のステップＳ３０１と同様に、ヒータ部５３ａによる蒸発室３３ａ内の燃料加熱を行う。このように、ステップＳ１０４〜Ｓ１０７の第１計測処理よりも前の段階で第１加熱処理を行うことで、燃料温度Ｔがある程度まで上昇するため、蒸発室３３ａでは蒸気圧力が飽和蒸気圧Ｐに達しやすくなる。第１加熱処理では、燃料加熱の継続時間が例えば数分などあらかじめ定めた所定時間に達したか否かの判定や、燃料温度Ｔが例えば５０℃などあらかじめ定めた所定温度に達したか否かの判定を行い、これら判定が肯定された場合に燃料加熱を終了する。
【０１２５】
その後、第１計測処理においてステップＳ１０４では、上記第４実施形態とは異なり、差圧センサ５６の検出信号に基づいて差圧を蒸気圧力として検出する。ここで、蒸発室３３ａの減圧を行わずに飽和蒸気圧Ｐを計測する場合には、蒸発室３３ａの内部圧力が大気圧になっている状態から燃料の蒸発が開始されるため、蒸発室３３ａの絶対圧ではなく蒸発室３３ａでの大気圧との差圧が蒸気圧力になる。なお、差圧を検出する構成としては、差圧センサ５６を用いる構成の他に、蒸発室３３ａの絶対圧を検出する圧力センサ３７と、大気圧を検出する大気圧センサとを用い、これら絶対圧と大気圧との差を差圧として取得する構成が挙げられる。
【０１２６】
なお、ステップＳ５０１〜Ｓ５０３の処理を実行する機能が蒸発制御部に相当する。蒸発制御部として、ステップＳ５０１，Ｓ５０２の処理を実行する機能が冷熱実行部に相当する。
【０１２７】
（第８実施形態）
上記第７実施形態では、蒸発配管３３の内部空間の一部が蒸発室３３ａになっていたが、第８実施形態では、燃料タンク１６の内部空間が蒸発室になっている。本実施形態では、上記第７実施形態との相違点を中心に説明する。
【０１２８】
図２２に示すように、本実施形態の燃料蒸発装置３１においては、燃料タンク１６の内部空間全体が蒸発室１６ａになっている。燃料タンク１６においては、給油にて燃料が満杯になった状態でも、燃料が貯留されない残りの空間が確保されるようになっており、この残りの空間を蒸発室１６ａとして、飽和蒸気圧Ｐの計測が行われる。燃料タンク１６においては、給油口が上記第７実施形態での燃料通路３３ｂ及び空気通路３３ｃの両方の機能を有しており、給油口を閉じる給油キャップが燃料弁３４及び空気弁３５の両方の機能を有している。この場合、給油キャップが蒸発室３３ａに燃料を貯留した状態で蒸発室３３ａを開閉する開閉体に相当する。本実施形態では、燃料蒸発装置３１が蒸発配管３３ではなく燃料タンク１６を有していることになる。
【０１２９】
本実施形態では、温度センサ３６が、燃料タンク１６に貯留された燃料の温度を検出し、差圧センサ５６が、燃料タンク１６内の圧力を蒸発室１６ａの蒸気圧力として検出する。
【０１３０】
本実施形態では、上記第７実施形態と同様に、蒸発室３３ａに減圧部が接続されておらず、このことに起因して、制御ユニット３２は、基本的に上記第７実施形態と同様の燃料蒸発処理を実行する。ただし、ステップＳ１０３の準備処理においては、給油キャップにより給油口が閉じられたか否かの判定を行い、閉鎖されたと判定した場合に準備処理が完了したとする。なお、給油キャップが閉じられたことは、燃料タンク１６や給油キャップに設けられたセンサにより検出されてもよく、給油キャップを覆うフタ部の閉鎖がセンサにより検出されてもよい。
【０１３１】
本実施形態では、蒸発室３３ａの減圧及び蒸発室３３ａ内の燃料の加熱や冷却も行われないため、ステップＳ１０４〜Ｓ１０７による第１計測処理に要する時間が長くなりやすいと想定される。この場合でも、蒸気圧力が飽和するまで第１計測処理を継続することができれば、第１蒸気圧Ｐｍ１及び第１温度Ｔｍ１を計測することができ、その結果、燃料の蒸留温度Ｔ５０や燃焼特性を推定することができる。なお、本実施形態では、エンジン１１が停止状態にある場合に燃料蒸発処理が実行される。これは、エンジン１１が運転状態にある場合に燃料蒸発処理が実行されると、燃料噴射弁１５からの燃料噴射に伴って燃料タンク１６内の燃料が減ってしまい、蒸発室３３ａでの飽和蒸気圧Ｐの検出精度が低下してしまうためである。
【０１３２】
（第９実施形態）
上記第１実施形態では、圧力センサ３７により検出した燃料の飽和蒸気圧Ｐを用いて蒸留温度を推定していたが、第９実施形態では、飽和蒸気圧Ｐを用いずに蒸留温度を推定する。本実施形態では、上記第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【０１３３】
図２３に示すように、燃料蒸発装置３１は圧力センサ３７を有していない。その一方で、燃料蒸発装置３１は、蒸発室３３ａの断熱を行う断熱部５８を有している。断熱部５８は、ゴムや合成樹脂材料などにより形成されており、蒸発配管３３において、蒸発室３３ａが形成された部分の外周面を覆っている。断熱部５８は、蒸発室３３ａの内部への熱の伝達を規制する熱規制部に相当する。このため、燃料弁３４及び空気弁３５が閉状態にある場合、蒸発室３３ａ内の燃料は、外気や燃料タンク１６内の燃料からの熱によっては温度が変化しにくくなっている。
【０１３４】
制御ユニット３２は、温度センサ３６により検出した燃料温度Ｔを用いて蒸留温度の推定を行う。この場合、燃料の蒸発に伴う燃料温度Ｔの変化態様が蒸発特性に含まれることになる。上記第１実施形態では、図４に示す蒸気圧特性のように、蒸留温度を推定するための２つのパラメータとして蒸気圧傾きＲｍ及び基準蒸気圧Ｐｓを用いていたが、本実施形態では、２つのパラメータとして、温度差傾きＳｍ及び基準温度差ｄＴｓを用いる。
【０１３５】
燃料蒸発装置３１においては、蒸発室３３ａが減圧された場合、燃料の蒸発に伴って燃料温度Ｔが変化する。これは、燃料の潜熱としての蒸発熱により燃料の温度が低下するためである。このため、燃料の蒸発に伴って蒸発室３３ａでの燃料の蒸気が飽和した状態に達した場合、燃料の温度低下が終了すると考えられる。この場合、燃料温度Ｔの低下が始まる時の燃料温度Ｔと、燃料蒸気が飽和して燃料温度Ｔの低下が終了した時の燃料温度Ｔとの差を飽和温度差ｄＴと称すると、この飽和温度差ｄＴは、燃料の飽和蒸気圧Ｐに対応する値になる。これは、燃料蒸気が飽和した場合、飽和温度差ｄＴに基づいて燃料の蒸発量を推定することができ、この蒸発量に基づいて蒸気圧の大きさを推定することができ、さらに、燃料蒸気が飽和した時の蒸気圧力が飽和蒸気圧Ｐであるためである。
【０１３６】
燃料温度Ｔと飽和温度差ｄＴとの関係を温度差直線と称すると、この温度差直線においては、燃料温度Ｔが高いほど飽和温度差ｄＴが大きくなっている。図２４に示す温度差直線においては、横軸が燃料温度Ｔ［℃］を示し、縦軸が飽和温度差ｄＴ［℃］を示す。
【０１３７】
本実施形態では、蒸留温度の推定に際して、蒸気圧傾きＲｍではなく温度差傾きＳｍを用いる。互いに対応する飽和温度差ｄＴと燃料温度Ｔとの組み合わせを２組取得した場合、これら２組の飽和温度差ｄＴ及び燃料温度Ｔを用いることで、温度差直線を作成するなどして温度差傾きＳｍを算出することができる。例えば、燃料温度Ｔが第１温度Ｔｍ１である場合の飽和温度差ｄＴが第１温度差ｄＴ１であり、燃料温度Ｔが第２温度Ｔｍ２である場合の飽和温度差ｄＴが第２温度差ｄＴ２である場合を想定する。この場合、上記第１実施形態と同様に第１温度Ｔｍ１から第２温度Ｔｍ２への変化量を温度変化量ΔＴｍと称する一方で、第１温度差ｄＴ１から第２温度差ｄＴ２への変化量を温度差変化量ΔＴｘと称する。そして、温度差傾きＳｍは、温度差変化量ΔＴｘを温度変化量ΔＴｍで除算することで取得される。この関係式を、ΔＴｘ／ΔＴｍ＝Ｓｍと表現することもできる。
【０１３８】
互いに対応する飽和温度差ｄＴと燃料温度Ｔとの組み合わせとしては、飽和温度差ｄＴを算出するために用いた燃料の温度について、燃料蒸気の飽和前の温度及び飽和後の温度のうち一方を燃料温度Ｔとする。飽和前の温度及び飽和後の温度のいずれを燃料温度Ｔとして選択するのかは、複数の飽和温度差ｄＴについて統一する。例えば、第１温度差ｄＴ１及び第２温度差ｄＴ２については、飽和後の温度をそれぞれが対応する第１温度Ｔｍ１及び第２温度Ｔｍ２とする。
【０１３９】
本実施形態では、上記第１実施形態において基準温度Ｔｓに対応する基準蒸気圧Ｐｓが算出されたのと同様に、基準温度Ｔｓに対応する基準温度差ｄＴｓが算出される。簡単に説明すると、温度変化が数十度など限られた範囲では燃料温度Ｔと飽和温度差ｄＴとが比例関係にあるとして、燃料温度Ｔと飽和温度差ｄＴとの関係を近似直線で表現することができる。そこで、燃料温度Ｔと飽和温度差ｄＴとの比例関係を利用して、基準温度Ｔｓに対応する基準温度差ｄＴｓを算出する。上記第１実施形態と同様に、温度変化量ΔＴｍが適度に大きい方が基準温度差ｄＴｓの算出精度が向上しやすく、算出精度を適正に保つには温度変化量ΔＴｍが２０℃以上に設定されることが好ましいと考えられる。
【０１４０】
本実施形態では、蒸留温度の推定に際して、温度差傾きＳｍと基準温度差ｄＴｓと蒸留温度との関係を示す温度差特性が用いられる。図２５に示す温度差特性においては、横軸が基準温度差ｄＴｓ［℃］を示し、縦軸が温度差傾きＳｍを示し、さらに、斜めに延びる斜め軸が蒸留温度［℃］を示す。温度差特性は、例えばＴ５０等の蒸留量［ｗｔ％］ごとにマップ化されており、このマップを温度差マップと称する。図２５に示すマップは、Ｔ５０を推定するためのＴ５０用の温度差マップである。このマップにおいては、基準温度差ｄＴｓ及び温度差傾きＳｍがプロットされると、このプロット位置が燃料のＴ５０を示す。
【０１４１】
制御ユニット３２が実行する燃料蒸発処理について、図２６のフローチャートを参照しつつ説明する。ここでは、図７のフローチャートとの相違点を中心に説明する。図２６において、ステップＳ６０１，Ｓ６０２，Ｓ６２１〜Ｓ６２５では、上記第１実施形態のステップＳ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１１４〜Ｓ１１８と同じ処理を行う。
【０１４２】
ステップＳ６０３〜Ｓ６０９では、第１温度差ｄＴ１及び第１温度Ｔｍ１を取得するための第１処理を行う。この第１処理において、ステップＳ６０３では、蒸発室３３ａを閉鎖空間にしていない状態で、燃料が蒸発する前の蒸発室３３ａ内の燃料温度Ｔを蒸発前第１温度Ｔ１ａとして、温度センサ３６の検出信号に基づいて検出する。ステップＳ６０４では、第１準備処理として、上記第１実施形態でのステップＳ１０３と同じ準備処理を行い、蒸発室３３ａを真空状態又はそれに近い状態にする。
【０１４３】
ステップＳ６０５では、温度センサ３６の検出信号に基づいて燃料温度Ｔを検出する。この検出処理は、ステップＳ６０６の処理により、燃料温度Ｔの変化態様が飽和するまで繰り返し行われる。燃料温度Ｔが飽和した場合、燃料温度Ｔの低下が終了したとして、ステップＳ６０７に進み、飽和した際の燃料温度Ｔを蒸発後第１温度Ｔ１ｂとして、温度センサ３６の検出信号に基づいて検出する。ステップＳ６０８では、蒸発前第１温度Ｔ１ａ及び蒸発後第１温度Ｔ１ｂを用いて第１温度差ｄＴ１を算出する。ステップＳ６０９では、蒸発後第１温度Ｔ１ｂを、第１温度差ｄＴ１に対応する第１温度Ｔｍ１として取得する。
【０１４４】
ステップＳ６１０では、上記第１実施形態のステップＳ１０８と同様に、温度変化量ΔＴｍが判定値Ｎに達したか否かを判定する。ただし、ここでは、第１温度Ｔｍ１と温度変化量ΔＴｍとの和を第２温度Ｔｍ２とはしない。本実施形態では、後述するように、ステップＳ６１７にて蒸発後第２温度Ｔ２ｂを第２温度Ｔｍ２として取得する。なお、蒸発室３３ａ内の燃料を熱源や冷却源により強制的に温度変化させる構成としてもよい。例えば、断熱部５８と蒸発配管３３との間に熱源や冷却源が設けられた構成とする。
【０１４５】
ステップＳ６１１〜Ｓ６１７では、第２温度差ｄＴ２及び第２温度Ｔｍ２を取得するための第２処理を行う。この第２処理において、ステップＳ６１１〜Ｓ６１７では、基本的には第１処理のステップＳ６０３〜Ｓ６０９と同様の処理を行う。ステップＳ６１１では蒸発前第２温度Ｔ２ａを検出する。ここで、蒸発室３３ａにおいては、燃料が飽和するまで蒸発したことで、ステップＳ６０４での第１準備処理にて蒸発室３３ａの減圧を行った時に比べて内部圧力が上昇していると考えられる。そこで、ステップＳ６１２では、燃料弁３４、空気弁３５及び真空ポンプ３８の動作制御を行うことで、蒸発室３３ａを再び真空状態又はそれに近い状態にする。
【０１４６】
ステップＳ６１３，Ｓ６１４では、燃料温度Ｔの変化態様が飽和するまで燃料温度Ｔを繰り返し検出する。ステップＳ６１５では、蒸発後第２温度Ｔ２ｂを検出し、ステップＳ６１６では、蒸発前第２温度Ｔ２ａ及び蒸発後第２温度Ｔ２ｂを用いて第２温度差ｄＴ２を算出する。ステップＳ６１７では、上述したように、蒸発後第２温度Ｔ２ｂを第２温度差ｄＴ２に対応する第２温度Ｔｍ２として取得する。
【０１４７】
ステップＳ６１８では、第１温度Ｔｍ１、第２温度Ｔｍ２、第１温度差ｄＴ１及び第２温度差ｄＴ２を用いて温度差傾きＳｍを算出する。ステップＳ６１９では、温度差傾きＳｍ及び基準温度Ｔｓを用いて基準温度差ｄＴｓを算出する。なお、第１温度Ｔｍ１又は第２温度Ｔｍ２が基準温度Ｔｓに一致している場合には、第１温度差ｄＴ１及び第２温度差ｄＴ２のうち、基準温度Ｔｓに一致した温度に対応する方の温度差を基準温度差ｄＴｓとする。例えば、第２温度Ｔｍ２が基準温度Ｔｓに一致している場合には、第２温度差ｄＴ２を基準温度差ｄＴｓとする。その後、ステップＳ６２０では、図２５に示すＴ５０用の温度差マップ等の温度差特性を用いてＴ５０等の蒸留温度を推定する。
【０１４８】
なお、ステップＳ６０４，Ｓ６１２の処理を実行する機能が蒸発制御部に相当し、ステップＳ６０３，Ｓ６０５〜Ｓ６１１，Ｓ６１３〜Ｓ６２０の処理を実行する機能が蒸発取得部に相当する。蒸発取得部として、ステップＳ６０３，Ｓ６０５，Ｓ６０７の処理を実行する機能が温度取得部に相当し、ステップＳ６０８の処理を実行する機能が第１温度差取得部に相当し、ステップＳ６１６の処理を実行する機能が第２温度差取得部に相当する。また、蒸発取得部として、ステップＳ６１８の処理を実行する機能が傾き取得部に相当し、ステップＳ６１９の処理を実行する機能が基準取得部に相当し、ステップＳ６２０の処理を実行する機能が蒸留推定部に相当する。
【０１４９】
本実施形態によれば、蒸発室３３ａでの燃料の蒸発に伴って変化する燃料温度Ｔを蒸発特性として直接的に取得できる。そして、燃料温度Ｔと同様に蒸発特性に含まれる基準温度差ｄＴｓや蒸留温度Ｔ５０を、燃料温度Ｔを用いることで取得することができる。このため、上記第１実施形態と同様に、蒸発特性の取得精度を高めることができる。
【０１５０】
本実施形態によれば、飽和温度差ｄＴと燃料温度Ｔとが互いに対応した状態で取得されるため、この対応関係を示す近似直線等を用いることで、基準温度Ｔｓに対応した基準温度差ｄＴｓを算出することができる。しかも、基準温度Ｔｓが計測温度帯に含まれているため、蒸発前第１温度Ｔ１ａや蒸発後第１温度Ｔ１ｂ、蒸発前第２温度Ｔ２ａ、蒸発後第２温度Ｔ２ｂといった実際に計測した温度に近い値を基準温度Ｔｓすることができる。その結果、基準温度差ｄＴｓの算出精度を高めることができる。
【０１５１】
本実施形態によれば、温度差傾きＳｍが取得されるため、燃料が基準温度Ｔｓにある場合を想定して基準温度差ｄＴｓを算出する際にその算出精度を高めることができる。しかも、温度差傾きＳｍを取得するための温度変化量ΔＴｍが判定値Ｎにより設定されるため、判定値Ｎをある程度大きい値に設定することで温度差傾きＳｍを、実際の温度差直線が有する傾きに近付けることができる。このため、温度差傾きＳｍを用いて基準温度差ｄＴｓを算出する際の算出精度を更に高めることができる。
【０１５２】
本実施形態によれば、温度差傾きＳｍが蒸留温度の推定に用いられるため、例えば動粘度等の特定性状が蒸留温度の推定に用いられる構成に比べて、その推定精度を高めることができる。これは、温度差傾きＳｍ及び蒸留温度は、いずれも蒸発特性の一種であることに起因して互いに相関があるためである。本実施形態では、この相関を示す情報を温度差特性と称している。ここで、温度差傾きＳｍは燃料温度Ｔや飽和温度差ｄＴを用いて算出されているため、燃料温度Ｔが蒸留温度の推定に用いられていることにもなる。しかも、温度差傾きＳｍ及び蒸留温度に加えて燃料温度Ｔの変化態様も蒸発特性の一種である。したがって、燃料温度Ｔの変化態様が蒸留温度の推定に用いられることでこの推定精度が向上したと言うこともできる。
【０１５３】
本実施形態によれば、温度差傾きＳｍ及び基準温度差ｄＴｓに基づいて蒸留温度が推定される場合に温度差特性が用いられるため、蒸留温度の推定精度を高めることができる。これは、本発明者が、多数の燃料について燃料性状を解析して、燃料温度Ｔの変化態様と蒸留特性との関連付けができるような情報を温度差特性に含ませたためである。特に、蒸気圧特性においては、蒸気圧傾きＲｍ及び基準温度差ｄＴｓという、いずれも計測温度帯に含まれる比較的低温での実測値から取得された値が用いられるため、蒸留温度の推定精度を高めることができるようになっている。
【０１５４】
本実施形態によれば、温度差特性においては温度差傾きＳｍ及び基準温度差ｄＴｓの両方が大きいほど蒸留温度が高くなっているため、この温度差特性を容易にマップ化することができる。このため、温度差特性である温度差マップを燃焼特性の推定や燃料噴射の制御等に用いる際に、これら推定や制御の処理負担を低減することができる。
【０１５５】
本実施形態によれば、蒸発室３３ａ内の燃料への外部からの熱の伝達が断熱部５８により規制されているため、燃料の気化熱に伴う燃料温度Ｔの変化を温度センサ３６により精度良く検出することができる。このため、上記第１実施形態のように圧力センサ３７による燃料の蒸気圧力を検出しなくても、温度センサ３６による計測値である燃料温度Ｔを用いることで、燃料温度Ｔの変化態様とは異なる蒸発特性として、温度差傾きＳｍや基準温度差ｄＴｓ、蒸留温度等を取得することができる。
【０１５６】
（他の実施形態）
以上、本開示による複数の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
【０１５７】
変形例１として、上記第１〜７，９実施形態において、蒸発室３３ａ、燃料通路３３ｂ及び空気通路３３ｃは、１つの部材である蒸発配管３３により形成されているのではなく、それぞれ別部材により形成されていてもよい。例えば、蒸発室３３ａが縦や横に偏平した箱状のタンクにより形成され、燃料通路３３ｂ及び空気通路３３ｃがそのタンクに別々に接続された配管により形成された構成とする。
【０１５８】
変形例２として、上記第１，２，４〜７，９実施形態では、上記第３実施形態と同様に、真空ポンプ３８等の減圧部により蒸発室３３ａを減圧する前の段階では、燃料タンク１６内の燃料が燃焼室１１ａに流入しない構成としてもよい。例えば、燃料タンク１６において燃料が満杯になった場合の燃料液面よりも高い位置に燃料弁３４が配置された構成とする。この構成では、燃料弁３４が開状態にあったとしても、燃料が蒸発室３３ａに流入しにくくなっている。この場合、蒸発配管３３は燃料タンク１６の天井部に接続されていてもよい。
【０１５９】
変形例３として、上記第１〜８実施形態において、基準温度Ｔｓは、計測温度帯よりも高い温度であってもよい。ただし、あまり高い温度帯であると、基準温度Ｔｓと飽和蒸気圧Ｐとの関係が比例関係で近似できず、基準温度Ｔｓに対応した基準蒸気圧Ｐｓの算出精度が低下することが懸念される。
【０１６０】
変形例４として、上記第１〜８実施形態では、蒸気圧特性を蒸留量ごとに分けてマップ化していたが、複数の蒸留量についての蒸留量に関する情報が１つのマップに含まれていてもよい。
【０１６１】
変形例５として、上記第１〜８実施形態では、蒸気圧特性をマップ化して蒸留温度の推定に用いていたが、蒸気圧特性は数式化や係数化するなどして蒸留温度の推定に用いてもよい。同様に、上記第９実施形態でも、温度差特性をマップ化して蒸留温度の推定に用いていたが、温度差特性は数式化や係数化するなどして蒸留温度の推定に用いてもよい。
【０１６２】
変形例６として、上記第１〜８実施形態では、飽和蒸気圧Ｐを用いて蒸気圧傾きＲｍ及び基準蒸気圧Ｐｓを取得した後に蒸留温度を推定していたが、数式や係数などを用いることで、蒸気圧傾きＲｍや基準蒸気圧Ｐｓを取得せずに蒸留温度を推定してもよい。例えば、第１蒸気圧Ｐｍ１、第２蒸気圧Ｐｍ２、第１温度Ｔｍ１及び第２温度Ｔｍ２という情報から直接的に蒸留温度を推定できるように、数式や係数が設定された構成とする。また、あらかじめ設定しておいた数式や係数を用いることで飽和蒸気圧Ｐから蒸留温度を推定する構成としてもよい。同様に、上記第９実施形態でも、数式や係数などを用いることで、温度差傾きＳｍや基準温度差ｄＴｓを取得せずに蒸留温度を推定してもよい。
【０１６３】
変形例７として、燃料蒸発システム３０の制御装置としての機能を発揮する構成は、制御ユニット３２ではなく、車両に搭載された種々の演算装置であってもよく、複数の演算装置が協働で制御装置としての機能を発揮してもよい。また、各演算装置に設けられたフラッシュメモリやハードディスク等の非遷移的実体的記憶媒体に各種プログラムが記憶されていてもよい。例えば、制御ユニット３２に代えてＥＣＵ１９が制御装置として燃料蒸発システム３０に含まれた構成とする。
【符号の説明】
【０１６４】
１０ａ…燃料供給システム、１１…内燃機関としてのエンジン、３０…燃料蒸発システム、３２…制御装置としての制御ユニット、３３ａ…蒸発室、３３ｂ…燃料通路、３３ｃ…減圧通路としての空気通路、３４…開閉部及び燃料規制部としての燃料弁、３５…開閉部及び空気規制部としての空気弁、３６…温度検出部としての温度センサ、３７…圧力検出部としての圧力センサ、５１…開閉部としての取り込み弁、５８…熱規制部としての断熱部、ｄＴ…飽和温度差、ｄＴ１…第１温度差、ｄＴ２…第２温度差、ｄＴｓ…基準温度差、Ｐ…飽和蒸気圧、Ｐｓ…基準蒸気圧、Ｒｍ…蒸気圧傾き、Ｓｍ…温度差傾き、Ｔ…燃料温度、Ｔｍ１…第１温度、Ｔｍ２…第２温度、Ｔｓ…基準温度、Ｔ５０…蒸留温度、ΔＴｍ…温度変化量、ΔＴｘ…温度差変化量、ΔＰｍ…蒸気圧変化量。
【図１】
2018200035.tif 000003
【図２】
2018200035.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2018200035.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2018200035.tif 000015
【図１４】
2018200035.tif 000016
【図１５】
2018200035.tif 000017
【図１６】
2018200035.tif 000018
【図１７】
2018200035.tif 000019
【図１８】
2018200035.tif 000020
【図１９】
2018200035.tif 000021
【図２０】
2018200035.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
2018200035.tif 000024
【図２３】
2018200035.tif 000025
【図２４】
2018200035.tif 000026
【図２５】
2018200035.tif 000027
【図２６】
2018200035.tif 000028