(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室、または前記内燃機関の燃焼室に通じる吸気ラインのいずれか一方に液体燃料を供給する液体燃料供給手段と、
液体燃料が気化する空間を形成する気化容器、および、この気化容器に液体燃料を噴射する噴射弁を有し、液体燃料を気化させて気体燃料にする燃料気化手段と、
この燃料気化手段により得られる気体燃料を前記吸気ラインに供給する気体燃料供給手段と、
液体燃料の蒸気圧特性に基づき前記気化容器における成分組成を算出するとともに、前記気化容器における成分組成に応じて前記気体燃料供給手段を制御する気体燃料供給制御手段と、
前記内燃機関から排気される排気ガスの成分組成に相当する信号を発生する排気組成検出手段と、
気体燃料の燃焼により発生する排気ガスの成分組成に基づき前記蒸気圧特性を修正する蒸気圧特性修正手段とを備える燃料供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料供給装置において、
液体燃料を貯留する燃料タンクと、
この燃料タンクにおける液体燃料の貯留量を検出するタンク貯留量検出手段とを備え、
前記蒸気圧特性修正手段は、前記タンク貯留量検出手段により検出された液体燃料の貯留量に基づき、前記燃料タンクに液体燃料が補充されたか否かを判定するとともに、前記燃料タンクに液体燃料が補充されたと判定した場合に前記蒸気圧特性を修正することを特徴とする燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置では、例えば、噴射供給された燃料が液体のまま燃焼室の壁面等に付着することに起因して、排気ガスの未燃ＨＣやＰＭ等が増加する問題がある。そこで、特許文献１には、冷間時に内燃機関を始動する冷間始動時に液体燃料を気化させた気体燃料を噴射供給することで、排気ガスの未燃ＨＣやＰＭ等を抑制する技術が開示されている。
【０００３】
ところで、気体燃料は、そもそも、液体燃料に比べて質量やモル量のような実質的な供給量の推定が困難である。その上、特許文献１の燃料供給装置によれば、冷間始動が繰り返されると、液体燃料を組成する成分の内、気体燃料として蒸発可能な軽質成分の消費量が多くなり、液体燃料における軽質成分と軽質成分以外の成分との組成が経時変化する。このため、冷間始動の繰り返しに伴って液体燃料の組成が経時変化することにより、気体燃料の供給量を推定することがさらに困難となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３４３３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置において、気体燃料の供給量の推定精度を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
〔請求項１の手段〕
請求項１の手段によれば、燃料供給装置は、内燃機関の燃焼室、または内燃機関の燃焼室に通じる吸気ラインのいずれか一方に液体燃料を供給する液体燃料供給手段と、液体燃料が気化する空間を形成する気化容器、および、気化容器に液体燃料を噴射する噴射弁を有し、液体燃料を気化させて気体燃料にする燃料気化手段と、燃料気化手段により得られる気体燃料を吸気ラインに供給する気体燃料供給手段と、液体燃料の蒸気圧特性に基づき気化容器における成分組成を算出するとともに、気化容器における成分組成に応じて気体燃料供給手段を制御する気体燃料供給制御手段と、内燃機関から排気される排気ガスの成分組成に相当する信号を発生する排気組成検出手段と、気体燃料の燃焼により発生する排気ガスの成分組成に基づき蒸気圧特性を修正する蒸気圧特性修正手段とを備える。
【０００７】
これにより、気体燃料の燃焼により発生する排気ガスの成分組成に基づき蒸気圧特性を修正することで、液体燃料から軽質成分が低減して液体燃料の組成が経時変化しても、気体燃料の供給制御に利用する蒸気圧特性を、現在の液体燃料の組成に応じたものに修正することができる。このため、気体燃料の供給制御において、気体燃料の供給量の推定精度を高めることができる。
【０００８】
〔請求項２の手段〕
請求項２の手段によれば、燃料供給装置は、液体燃料を貯留する燃料タンクと、燃料タンクにおける液体燃料の貯留量を検出するタンク貯留量検出手段とを備え、蒸気圧特性修正手段は、タンク貯留量検出手段により検出された液体燃料の貯留量に基づき、燃料タンクに液体燃料が補充されたか否かを判定するとともに、燃料タンクに液体燃料が補充されたと判定した場合に蒸気圧特性を修正する。
【０００９】
ここで、燃料タンクへの液体燃料の補充は、軽質成分の蒸発および消費の繰り返し以外の液体燃料の組成変動要因である。そこで、燃料タンクに液体燃料が補充されたか否かを判定して液体燃料が補充された場合に蒸気圧特性を修正することで、液体燃料補充に伴う液体燃料の組成変動の影響を迅速に気体燃料の供給制御に反映させ、気体燃料の供給量の推定精度低下を阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】燃料供給装置の構成図である。
【図２】液体燃料の蒸気圧特性を示す特性図である。
【図３】気体燃料の噴射供給に係わるメインルーチンを示すフローチャートである。
【図４】気体燃料の噴射供給に係わるサブルーチンを示すフローチャートである。
【図５】気体燃料の噴射供給に係わるサブルーチンを示すフローチャートである。
【図６】液体燃料の補充に係わるサブルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施形態の燃料供給装置は、内燃機関の燃焼室、または内燃機関の燃焼室に通じる吸気ラインのいずれか一方に液体燃料を供給する液体燃料供給手段と、液体燃料が気化する空間を形成する気化容器、および、気化容器に液体燃料を噴射する噴射弁を有し、液体燃料を気化させて気体燃料にする燃料気化手段と、燃料気化手段により得られる気体燃料を吸気ラインに供給する気体燃料供給手段と、液体燃料の蒸気圧特性に基づき気化容器における成分組成を算出するとともに、気化容器における成分組成に応じて気体燃料供給手段を制御する気体燃料供給制御手段と、内燃機関から排気される排気ガスの成分組成に相当する信号を発生する排気組成検出手段と、気体燃料の燃焼により発生する排気ガスの成分組成に基づき蒸気圧特性を修正する蒸気圧特性修正手段とを備える。
【００１２】
また、燃料供給装置は、液体燃料を貯留する燃料タンクと、燃料タンクにおける液体燃料の貯留量を検出するタンク貯留量検出手段とを備え、蒸気圧特性修正手段は、タンク貯留量検出手段により検出された液体燃料の貯留量に基づき、燃料タンクに液体燃料が補充されたか否かを判定するとともに、燃料タンクに液体燃料が補充されたと判定した場合に蒸気圧特性を修正する。
【実施例】
【００１３】
〔実施例の構成〕
実施例の燃料供給装置１の構成を、図１を用いて説明する。
燃料供給装置１は、例えば、内燃機関２の燃焼室３に直接的に液体燃料を噴射供給することを主たる動作とするものであり、例えば、ガソリンを液体燃料として内燃機関２に供給する。また、燃料供給装置１は、例えば、冷間時または温間時に係わらず内燃機関２を始動させる際に、内燃機関２への吸気ライン４に気体燃料を噴射供給することを副次的な動作とするものである。なお、気体燃料とは、液体燃料が気化したものであり、液体燃料を組成する成分の内、主に蒸発可能な軽質成分からなる。
【００１４】
そして、燃料供給装置１は、上記の主たる動作および副次的な動作を実現するべく、以下のような構成を備える。
すなわち、燃料供給装置１は、内燃機関２の燃焼室３に液体燃料を供給する液体燃料供給手段５と、液体燃料を気化させて気体燃料にする燃料気化手段６と、燃料気化手段６により得られる気体燃料を吸気ライン４に供給する気体燃料供給手段７と、液体燃料を貯留する燃料タンク８と、液体燃料供給手段５、燃料気化手段６、および気体燃料供給手段７が有する各種機器の動作を制御する制御手段９とを備える。なお、燃料タンク８は、給油口（図示せず）を介して液体燃料の補充が可能となるように設けられた周知構造を有するものである。
【００１５】
ここで、内燃機関２は、直流電動機（図示せず）を具備する周知のスタータ１０により始動されるものであり、スタータ１０が具備する直流電動機の出力によって始動される。なお、スタータ１０は、例えば長時間の内燃機関２の停止後の冷間時、および、例えばアイドルストップ後の温間時のいずれにおいても、制御手段９からの指令により起動されて内燃機関２を始動させる。
【００１６】
また、吸気ライン４は、スロットル装置１１、吸気マニホールド１２等を有する周知の構成である。さらに、吸気マニホールド１２は、新気を主成分とする吸入空気を受け入れるサージタンク１３と、サージタンク１３から分岐して吸入空気を複数の燃焼室３に順次に導く複数の分岐管１４とを有する周知の構成である。つまり、吸気ライン４は、吸気マニホールド１２において、内燃機関２の気筒数と同数に分岐して内燃機関２に接続している。
【００１７】
液体燃料供給手段５は、燃料タンク８から液体燃料を汲み上げる低圧フィードポンプ１７と、低圧フィードポンプ１７により汲み上げられた液体燃料を高圧化して吐出する高圧ポンプ１８と、高圧ポンプ１８から吐出された液体燃料を高圧状態で蓄圧する蓄圧容器としてのコモンレール１９と、燃焼室３ごとに内燃機関２に搭載され、コモンレール１９から高圧の液体燃料の分配を受けて燃焼室３に液体燃料を噴射するインジェクタ２０とを有する。
【００１８】
なお、低圧フィードポンプ１７、高圧ポンプ１８、コモンレール１９およびインジェクタ２０は周知の構造を有するものであり、低圧フィードポンプ１７、高圧ポンプ１８およびインジェクタ２０は、制御手段９から与えられる指令に応じて動作を制御される。また、コモンレール１９は、蓄圧する液体燃料の燃料圧を検出する圧力センサ２１を有し、圧力センサ２１の検出信号は制御手段９に出力されて低圧フィードポンプ１７、高圧ポンプ１８およびインジェクタ２０の制御に利用される。
【００１９】
燃料気化手段６は、液体燃料が気化する空間を形成する気化容器２３と、気化容器２３に液体燃料を噴射する噴射弁２４Ａとを有する。
気化容器２３は、例えば、内燃機関２のシリンダーブロックに取り付けられている。このため、温間時の気化容器２３内は、エンジン冷却水から伝熱されて高温状態に保たれ、液体燃料が気化しやすい状態になっている。また、気化容器２３内には、気体燃料の取り出し口２５を噴射弁２４Ａの噴射口に対して遮蔽する遮蔽板２６が設けられ、遮蔽板２６は、噴射弁２４Ａから噴射された液体燃料が気体燃料に混入して取り出されるのを防止している。
【００２０】
なお、気化容器２３の底部には、噴射された液体燃料の内、気化することなく溜まった液体燃料や、一旦気化した後、再度、液化することで溜まった液体燃料を燃料タンク８に戻すための戻し流路２７が接続している。そして、戻し流路２７には開閉弁２８が配置され、開閉弁２８は、気化容器２３内の液体燃料の液面に応じて戻し流路２７を開閉する。これにより、気化容器２３内は、必要な供給量に応じた気体燃料が得られるように最適な状態に保たれる。
【００２１】
噴射弁２４Ａは、気化容器２３に搭載されて、液体燃料の噴射口を有する先端部が気化容器２３内に突出する。また、噴射弁２４Ａに液体燃料を供給するための液体燃料供給路２９ａは、低圧フィードポンプ１７から高圧ポンプ１８に液体燃料を供給するための液体燃料供給路２９ｂから分岐している。そして、液体燃料供給路２９ａは、通過する液体燃料が、例えばエンジン冷却水と伝熱可能となるように構成され、温間時には、エンジン冷却水からの伝熱により高温になった液体燃料が噴射弁２４Ａに供給されて気化容器２３内に噴射される。このため、気化容器２３内における液体燃料の気化がさらに促進される。
【００２２】
また、燃料気化手段６は、気化容器２３に接続して気化容器２３に大気を導入する大気導入路３１と、大気導入路３１に組み込まれて気化容器２３からの逆流を阻止する逆止弁３２とを有する。
【００２３】
気体燃料供給手段７は、気体燃料を噴射する噴射弁２４Ｂを内燃機関２の気筒数と同数だけ有し、吸気マニホールド１２の分岐管１４ごとに１つの噴射弁２４Ｂが配置されている。そして、それぞれの噴射弁２４Ｂは、気体燃料の噴射口を有する先端部が分岐管１４内に突出しており、気体燃料を空気との混合気として分岐管１４内に噴射する。
【００２４】
また、気体燃料供給手段７は、気体燃料をそれぞれの噴射弁２４Ｂに供給する気体燃料供給路３４を有する。ここで、気体燃料供給路３４は、気化容器２３における気体燃料の取り出し口２５と、それぞれの噴射弁２４Ｂにおける気体燃料の入口とを接続するものであり、気化容器２３からそれぞれの噴射弁２４Ｂに向かう途中で噴射弁２４Ｂと同数に分岐している。
【００２５】
制御手段９は、圧力センサ２１等の各種センサから入力される検出信号に基づき、液体燃料供給手段５、燃料気化手段６および気体燃料供給手段７等を構成する各種機器を駆動制御する。すなわち、制御手段９は、各種検出信号の入力を受けるとともに各種機器を制御するための制御信号を合成して出力するマイコン（図示せず）、制御信号の入力を受けて電源（図示せず）から各種機器に電力を供給する電力変換器（図示せず）等により構成されている。
【００２６】
なお、マイコンは、制御処理および演算処理を行うＣＰＵ、各種のデータおよびプログラム等を記憶するＲＯＭおよびＲＡＭ等の記憶装置、入力装置、ならびに出力装置等を含んで構成される周知構造を有するものである。
【００２７】
また、燃料供給装置１は、気化容器２３の温度Ｔ０および圧力Ｐ０を検出する第１検出手段３６と、吸気ライン４の温度Ｔ２および圧力Ｐ２を検出する第２検出手段３７と、内燃機関２から排気される排気ガスの成分組成に相当する信号を発生する排気組成検出手段３８と、燃料タンク８における液体燃料の貯留量を検出するタンク貯留量検出手段３９とを備える。
【００２８】
ここで、第１検出手段３６は、周知の温度センサ３６ａおよび周知の圧力センサ３６ｂから構成され、温度センサ３６ａおよび圧力センサ３６ｂは、それぞれ、気化容器２３内の温度Ｔ０および圧力Ｐ０を検出して、検出信号を制御手段９に出力する。
また、第２検出手段３７は、周知の温度センサ３７ａおよび周知の圧力センサ３７ｂから構成され、温度センサ３７ａおよび圧力センサ３７ｂは、それぞれ、吸気マニホールド１２においてサージタンク１３の上流側配管内の温度Ｔ２および圧力Ｐ２を検出して、検出信号を制御手段９に出力する。
【００２９】
また、排気組成検出手段３８は、例えば、周知のポンピング式空燃比センサであって、排気ガスの空気過剰率λに応じて増減する電流を発生するものである。そして、排気組成検出手段３８は、排気マニホールド４１の排気集合管において、排気ガスの空気過剰率λを検出することができるように装着されている。なお、空気過剰率λは、現実の空燃比（以下、実空燃比と呼ぶ。）とストイキ燃焼に必要な理論上の空燃比（以下、理論空燃比と呼ぶ。）との比（実空燃比／理論空燃比）として定義されるものである。
なお、タンク貯留量検出手段３９は周知の液量センサである。
【００３０】
また、制御手段９は、排気ガスの未燃ＨＣやＰＭ等を抑制するため、例えば、内燃機関２の始動時に気体燃料を噴射供給するように設けられている。
すなわち、制御手段９は、例えば、スタータ１０の起動と同時に噴射弁２４Ａを開弁させて気化容器２３内に、液体燃料を噴射供給する。これにより、スタータ１０の起動と同時に、気化容器２３には気体燃料と空気との混合気が形成され、さらに、噴射弁２４Ｂの開弁により、気体燃料が混合気として気化容器２３から吸気ライン４に供給されて燃焼室３に吸入され燃焼する。やがて、制御手段９は、クランキングの途中で、気体燃料供給手段７による気体燃料の供給を液体燃料供給手段５による液体燃料の供給に切り替える。
【００３１】
そして、制御手段９は、気体燃料の噴射供給や燃料タンク８への燃料補充に関し、第１、第２検出手段３６、３７、排気組成検出手段３８、およびタンク貯留量検出手段３９等から得られる検出信号に基づき、以下の気体燃料供給制御手段、および蒸気圧特性修正手段等として機能する。
【００３２】
気体燃料供給制御手段は、液体燃料の蒸気圧特性に基づき気化容器２３内おける成分組成を算出するとともに、気化容器２３内おける成分組成に応じて気体燃料供給手段７を制御する機能である。
【００３３】
すなわち、制御手段９は、液体燃料の蒸気圧特性として液体燃料の飽和蒸気圧と温度との相関を、例えば、アトワンの式等の飽和蒸気圧曲線の各種の近似式として記憶している（図２参照。）。そして、制御手段９は、主に、第１検出手段３６により得られる検出信号と記憶している蒸気圧特性とに基づき、気化容器２３内の混合気の成分組成としての気体燃料のモル分率ｗｆ０等を算出し、さらに、第２検出手段３７により得られる検出信号とモル分率ｗｆ０の算出値等とに基づき、気体燃料の噴射時間Δｔ（つまり、噴射弁２４Ｂの開弁時間）を算出する。
【００３４】
蒸気圧特性修正手段は、気体燃料の燃焼により発生する排気ガスの成分組成に基づき蒸気圧特性を修正する機能である。
すなわち、気体燃料の噴射供給が繰り返されると、液体燃料を組成する成分の内、気体燃料として蒸発可能な軽質成分の消費量が多くなり、液体燃料における軽質成分と軽質成分以外の成分との組成が経時変化する。このため、液体燃料の組成が経時変化することにより、液体燃料の飽和蒸気圧と温度との相関も経時変化してしまう。
【００３５】
そこで、制御手段９は、排気組成検出手段３８により得られる空気過剰率λに基づき、液体燃料の飽和蒸気圧と温度との相関を修正する。
すなわち、制御手段９は、液体燃料を複数種の炭化水素（ＣＩＨＪ）の混合物とみなし、例えば、炭化水素１分子の平均の炭素数Ｉに関し、炭素数Ｉの正の整数ごとにアトワンの近似式のパラメータ（以下、近似式パラメータと呼ぶ。）を記憶している。
【００３６】
また、制御手段９は、現在の液体燃料の組成に適合する炭素数Ｉを設定し、さらに炭素数Ｉの設定値Ｉｓ、および近似式パラメータの記憶値に基づいて近似式パラメータを設定している。そして、制御手段９は、現在の近似式パラメータの設定値を利用して、モル分率ｗｆ０等を算出して気体燃料の噴射時間Δｔを算出し、噴射弁２４Ｂは、噴射時間Δｔの算出値に応じて開弁し、吸気ライン４に気体燃料を噴射供給する。そして、制御手段９は、空気過剰率λに応じて、炭素数Ｉの設定値Ｉｓ、および、近似式パラメータの設定値を更新し、次回のモル分率ｗｆ０の算出に更新後の設定値Ｉｓ、および、更新後の近似式パラメータの設定値を利用する。
【００３７】
さらに、制御手段９は、蒸気圧特性修正手段の機能として、タンク貯留量検出手段３９により検出された液体燃料の貯留量に基づき、燃料タンク８に液体燃料が補充されたか否かを判定するとともに、燃料タンク８に液体燃料が補充されたと判定した場合に蒸気圧特性を修正する。
【００３８】
すなわち、燃料タンク８に液体燃料が補充されると、燃料タンク８に貯留されている液体燃料の組成が変動する。そこで、制御手段９は、液体燃料補充に伴う液体燃料の組成変動の影響を迅速に気体燃料の供給制御に反映させるため、燃料タンク８に液体燃料が補充されたと判定した場合に、補充前の貯留量と補充量とに基づき、炭素数Ｉの設定値Ｉｓ、および、近似式パラメータの設定値を更新する。
【００３９】
ここで、制御手段９は、補充される液体燃料において軽質成分が蒸発していないものと見なして炭素数Ｉを固定して記憶しており（以下、補充される液体燃料の炭素数Ｉの記憶値を未使用固定値Ｉ０と呼ぶ。）、補充前の貯留量および補充量、ならびに炭素数Ｉの現在の設定値Ｉｓおよび未使用固定値Ｉ０を利用して炭素数Ｉの設定値Ｉｓ、および、近似式パラメータの設定値を更新する。
【００４０】
〔実施例の制御方法〕
以下、制御手段９による気体燃料供給制御手段、および蒸気圧特性修正手段等の機能に係わる制御方法を、図３〜図６のフローチャートに基づいて説明する。
まず、気体燃料の噴射供給に係わる制御方法を、図３のメインルーチン、ならびに図４および図５それぞれのサブルーチンを用いて説明する。
なお、図３のメインルーチンは、例えば、クランキング開始とともに処理が開始され、燃料の供給が気体燃料の供給から液体燃料の供給に切り替わるまで繰り返し実行される。
【００４１】
図３のメインルーチンによれば、まず、ステップＳ１で、第１検出手段３６により気化容器２３内の温度Ｔ０および圧力Ｐ０を検出し、ステップＳ２で、第２検出手段３７により吸気ライン４の温度Ｔ２および圧力Ｐ２を検出する。
【００４２】
そして、ステップＳ３で、気化容器２３内の混合気における気体燃料のモル分率ｗｆ０等を算出して気体燃料の噴射時間Δｔを算出する。そして、噴射弁２４Ｂは、噴射時間Δｔの算出値に応じて開弁し、吸気ライン４に気体燃料を噴射供給する。これにより、燃焼室３では気体燃料が燃焼し、気体燃料の燃焼により発生した排気ガスが排気マニホールド４１に排気される。
【００４３】
ここで、ステップＳ３の詳細フローを、図４のサブルーチンに従って説明する。
まず、ステップＳ３１で、温度Ｔ０および現在の近似式パラメータの設定値等を利用して気化容器２３内における液体燃料の飽和蒸気圧に相当する気体燃料の分圧Ｐｆ０を求め、続いて、ステップＳ３２で、分圧Ｐｆ０を圧力Ｐ０で除することでモル分率ｗｆ０を算出する。
【００４４】
次に、ステップＳ３３で、気化容器２３から吸気ライン４への噴射供給に伴う混合気の流れがチョーク流れまたは亜音速流れの何れの流れとなるかの判定基準となる臨界圧力Ｐ＊を算出する。
ここで、亜音速流れとは、圧力Ｐ２が大側または小側のどちらに変化しても、気化容器２３から吸気ライン４に流れる混合気の流量が変化しない流れであり、圧力Ｐ２が臨界圧力Ｐ＊以下のときに、気化容器２３から吸気ライン４への流れは亜音速流れとなる。
【００４５】
また、チョーク流れとは、圧力Ｐ２の大きさに応じて、気化容器２３から吸気ライン４に流れる混合気の流量が変化する流れであり、圧力Ｐ２が臨界圧力Ｐ＊よりも大きいときに、気化容器２３から吸気ライン４への流れはチョーク流れとなる。
そして、臨界圧力Ｐ＊は、例えば、気化容器２３内の混合気の比熱比（定圧比熱／定積比熱）γ０を用いて下記の数式１により算出することができる。
〔数式１〕
0005735440.tif 000002
【００４６】
また、比熱比γ０は、空気、気体燃料それぞれの比熱比γａ、γｆ、およびモル分率ｗｆ０を用いて下記の数式２により算出することができる。
〔数式２〕
0005735440.tif 000003
なお、比熱比γａは、例えば、固定値として記憶されており、比熱比γｆは、例えば、液体燃料の炭素数Ｉの関数として記憶され、設定値Ｉｓが更新されるたびに変化する。
【００４７】
そして、ステップＳ３４で、気化容器２３から吸気ライン４への流れがチョーク流れまたは亜音速流れの何れの流れとなるか、つまり、圧力Ｐ２が臨界圧力Ｐ＊よりも大きいか否かの判定を行なう。そして、圧力Ｐ２が臨界圧力Ｐ＊よりも大きいと判定した場合（ＹＥＳ）、ステップＳ３５に進み、圧力Ｐ２が臨界圧力Ｐ＊以下と判定した場合（ＮＯ）、ステップＳ３６に進む。
【００４８】
ステップＳ３５では、チョーク流れの場合に気化容器２３から吸気ライン４に供給される混合気の流量を、例えば、下記の数式３により質量流量ｑｗとして算出する。数式３では、圧力Ｐ０、Ｐ２および比熱比γ０とともに、混合気の密度ρ０、音速ａ０、チョークノズル断面積Ａを用いて質量流量ｑｗを算出する。
【００４９】
ここで、密度ρ０は、例えば、気化容器２３内の容積、温度Ｔ０、圧力Ｐ０、およびモル分率ｗｆ０等を利用して理想気体の状態方程式に基づき算出することができる。また、音速ａ０は、例えば、液体燃料の炭素数Ｉの関数として記憶され、設定値Ｉｓが更新されるたびに変化する。さらに、チョークノズル断面積Ａは、例えば、気体燃料供給路３４の流路断面積に相当するものであり、算出値の精度を上げるために、実験的に求められている。
〔数式３〕
0005735440.tif 000004
【００５０】
ステップＳ３６では、亜音速流れの場合に気化容器２３から吸気ライン４に供給される混合気の流量を、例えば、下記の数式４により質量流量ｑｗとして算出する。数式４では、比熱比γ０とともに、混合気の密度ρ０、音速ａ０、チョークノズル断面積Ａを用いて質量流量ｑｗを算出する。
〔数式４〕
0005735440.tif 000005
【００５１】
そして、ステップＳ３７で、例えば、下記の数式５により噴射時間Δｔを算出する。これにより、噴射弁２４Ｂは、噴射時間Δｔの算出値に応じて開弁し、吸気ライン４に気体燃料を噴射供給する。また、燃焼室３では気体燃料が燃焼し、気体燃料の燃焼により発生した排気ガスが排気マニホールド４１に排気される。
〔数式５〕
0005735440.tif 000006
【００５２】
数式５では、スロットル装置１１を介して燃焼室３に吸入される吸入空気のモル数ｎａ２、吸気ライン４の容積Ｖ２、燃焼室３の容積Ｖ３、理論空燃比Ａ／Ｆ、モル分率ｗｆ０、および、気化容器２３から吸気ライン４に供給される混合気のモル流量ｑｍを利用する。
ここで、モル数ｎａ２は、例えば、温度Ｔ２、圧力Ｐ２、および容積Ｖ２を利用して理想気体の状態方程式に基づいて算出することができる。
【００５３】
また、容積Ｖ２は、例えば、スロットル装置１１よりも下流側であり、かつ燃焼室３よりも上流側の吸気ライン４の全容積として定義することができ、より具体的には、吸気マニホールド１２におけるサージタンク１３、全ての分岐管１４、およびサージタンク１３の上流側配管の容積を含むものである。
【００５４】
また、理論空燃比Ａ／Ｆは、燃料を炭化水素ＣＩＨＪと等価であると見なした場合、空気における酸素のモル分率αを利用して下記の数式６により算出することができる。
〔数式６〕
0005735440.tif 000007
【００５５】
また、モル流量ｑｍは、気化容器２３内の混合気の平均分子量と質量流量ｑｗとを用いて算出することができ、混合気の平均分子量は、モル分率ｗｆ０、空気の平均分子量および燃料の分子量から算出することができる。
【００５６】
次に、メインルーチンに戻って、ステップＳ４で、排気組成検出手段３８により空気過剰率λを検出する。
そして、ステップＳ５で、空気過剰率λを利用して液体燃料の炭素数Ｉを逆算し、現在の設定値Ｉｓと炭素数Ｉの逆算値とを比較することで、液体燃料の蒸気圧特性を修正する必要があるか否かを判定する（以下、炭素数Ｉの逆算値を逆算値Ｉ´と呼ぶことがある。）。
【００５７】
そして、蒸気圧特性を修正する必要があると判定した場合（ＹＥＳ）、ステップＳ６に進んで蒸気圧特性を修正し、蒸気圧特性を修正する必要がないと判定した場合（ＮＯ）、メインルーチンを終了する。
ここで、ステップＳ５の詳細フローを、図５のサブルーチンに従って説明する。
まず、ステップＳ５１で、気化容器２３から噴射供給されて燃焼室３で燃焼した気体燃料のモル数ｎｆ１を、例えば、下記の数式７により算出する。
〔数式７〕
0005735440.tif 000008
【００５８】
数式７は、空気過剰率λの定義式をモル数ｎｆ１に関して解くことで得られるものであり、モル数ｎｆ１は、空気過剰率λ、理論空燃比Ａ／Ｆ、モル数ｎａ２、および気化容器２３から吸気ライン４に供給される混合気全体のモル数ｎ１等を数式７に当てはめることで算出される。ここで、モル数ｎ１は、モル流量ｑｍに噴射時間Δｔを乗じることで算出することができる。
【００５９】
次に、ステップＳ５２で、気化容器２３内における気体燃料の分圧Ｐｆ０を逆算する（以下、分圧Ｐｆ０の逆算値を逆算値Ｐｆ０´と呼ぶことがあり、ステップＳ３１で算出した分圧Ｐｆ０の数値を理論値Ｐｆ０ｓと呼ぶことがある。）。
逆算値Ｐｆ０´は、例えば、下記の数式８により算出する。
〔数式８〕
0005735440.tif 000009
【００６０】
次に、ステップＳ５３で、分圧Ｐｆ０における逆算値Ｐｆ０´と理論値Ｐｆ０ｓとの差に基づき炭素数Ｉの逆算値Ｉ´を算出する。
すなわち、現在の設定値Ｉｓに基づくアトワン近似式の特性線（つまり、Ｉ＝Ｉｓの特性線）は、図２に示すように、例えば、Ｉ＝５の特性線とＩ＝６の特性線との間に存在しているものとする。そして、例えば、逆算値Ｐｆ０´が理論値Ｐｆ０ｓよりも小さくなった場合、現在の特性線がＩ＝６の特性線とＩ＝Ｉｓの特性線との間に移動しているものとみなし、補間法等により炭素数Ｉの逆算値Ｉ´を算出する。
【００６１】
続いて、ステップＳ５４で、設定値Ｉｓと逆算値Ｉ´との差分の絶対値に応じて、現在の特性線（つまり、Ｉ＝Ｉｓの特性線）を修正する必要があるか否かを判定する。すなわち、ステップＳ５４では、絶対値が所定の閾値ε１よりも小さいか否かを判定する。そして、絶対値が閾値ε１よりも小さい場合（ＹＥＳ）、ステップＳ５５に進んでステップＳ５をＮＯ判定とし、絶対値が閾値ε１よりも大きい場合（ＮＯ）、ステップＳ５６に進んでステップＳ５をＹＥＳ判定とする。
【００６２】
ステップＳ６では、炭素数Ｉの現在の設定値Ｉｓと逆算値Ｉ´とを利用して、例えば、下記の数式９により設定値Ｉｓを更新する。なお、係数ｋは、設定値Ｉｓの大幅な変更を抑制して制御の安定性を維持するために設定されるものであり、例えば、０〜１の範囲の数値として設定される。そして、更新後の設定値Ｉｓに基づいて近似式パラメータを更新する。
〔数式９〕
0005735440.tif 000010
【００６３】
次に、燃料タンク８への燃料補充に係わる制御方法を、図６のサブルーチンに従って説明する。
なお、図６のサブルーチンは、例えば、給油口の開放のように液体燃料の補充開始とみなすことができる行為が行われたときに処理が開始される。
【００６４】
まず、ステップＳ１１で、補充前の貯留量を記憶する。その後、液体燃料の補充が開始され、ステップＳ１２で、液体燃料の補充が終了したか否かを判定する。そして、液体燃料の補充が終了したと判定した場合（ＹＥＳ）、ステップＳ１３に進み、液体燃料の補充が終了していないと判定した場合（ＮＯ）、液体燃料の補充が終了するまでステップＳ１２で待機する。
【００６５】
ステップＳ１３では、補充後の貯留量から補充前の貯留量を減じて補充量を算出する。  そして、ステップＳ１４で、補充量が所定の閾値ε２よりも大きいか否かを判定する。そして、補充量が閾値ε２よりも大きいと判定した場合（ＹＥＳ）、ステップＳ１５に進んで蒸気圧特性を修正し、補充量が閾値ε２よりも小さいと判定した場合（ＹＥＳ）、サブルーチンを終了する。
【００６６】
ステップＳ１５における蒸気圧特性の修正は、以下のように炭素数Ｉの設定値Ｉｓを更新することで行われる。
すなわち、補充される液体燃料の炭素数Ｉは未使用固定値Ｉ０であるから、補充前の貯留量および補充量、ならびに現在の設定値Ｉｓおよび未使用固定値Ｉ０を利用して、例えば、比例按分により新規に設定値Ｉｓを算出して設定値Ｉｓを更新する。そして、更新後の設定値Ｉｓに基づいて近似式パラメータを更新する。
【００６７】
〔実施例の効果〕
実施例の燃料供給装置１は、液体燃料が気化する空間を形成する気化容器２３、および、気化容器２３に液体燃料を噴射する噴射弁２４Ａを有し、液体燃料を気化させて気体燃料にする燃料気化手段６と、燃料気化手段６により得られる気体燃料を吸気ライン４に供給する気体燃料供給手段７と、内燃機関２から排気される排気ガスの成分組成に相当する信号を発生する排気組成検出手段３８とを備える。
【００６８】
また、制御手段９は、液体燃料の蒸気圧特性に基づき気化容器２３おける成分組成を算出するとともに、気化容器２３おける成分組成に応じて気体燃料供給手段７を制御する気体燃料供給制御手段、および、気体燃料の燃焼により発生する排気ガスの成分組成に基づき蒸気圧特性を修正する蒸気圧特性修正手段として機能する。
【００６９】
これにより、気体燃料の燃焼により発生する排気ガスの成分組成に基づき蒸気圧特性を修正することで、液体燃料から軽質成分が低減して液体燃料の組成が経時変化しても、気体燃料の供給制御に利用する蒸気圧特性を、現在の液体燃料の組成に応じたものに修正することができる。このため、気体燃料の供給制御において、気体燃料の供給量の推定精度を高めることができる。
【００７０】
また、燃料供給装置１は、燃料タンク８における液体燃料の貯留量を検出するタンク貯留量検出手段３９を備え、蒸気圧特性修正手段は、タンク貯留量検出手段３９により検出された液体燃料の貯留量に基づき、燃料タンク８に液体燃料が補充されたか否かを判定するとともに、燃料タンク８に液体燃料が補充されたと判定した場合に蒸気圧特性を修正する。
【００７１】
ここで、燃料タンク８への液体燃料の補充は、軽質成分の蒸発および消費の繰り返し以外の液体燃料の組成変動要因である。そこで、燃料タンク８に液体燃料が補充されたか否かを判定して液体燃料が補充された場合に蒸気圧特性を修正することで、液体燃料補充に伴う液体燃料の組成変動の影響を迅速に気体燃料の供給制御に反映させ、気体燃料の供給量の推定精度低下を阻止することができる。
【００７２】
〔変形例〕
燃料供給装置１の態様は、実施例に限定されず種々の変形例を考えることができる。例えば、実施例の燃料供給装置１の液体燃料供給手段５は、内燃機関２の燃焼室３に液体燃料を供給するものであったが、吸気ライン４に液体燃料を供給してもよい。また、コモンレール１９を介さずに液体燃料を供給してもよい。
【００７３】
また、実施例の燃料供給装置１の第２検出手段３７は、吸気ライン４の温度Ｔ２および圧力Ｐ２の両方を検出することができるように構成されていたが、吸気ライン４の圧力Ｐ２のみを検出することができるように第２検出手段３７を構成してもよい。
【００７４】
すなわち、吸気ライン４から供給される空気の温度の範囲は−２０〜６０℃であり、使用地域が定まれば、より狭い範囲に限定することができる。このため、吸気ライン４の圧力Ｐ２のみを検出するとともに、温度Ｔ２を検出せずに例えば固定することによっても、吸気ライン４から供給される吸入空気の実質的な供給量を正確に把握することができる。このため、第２検出手段３７を構成するのに必要なセンサの数を低減することができる。
【００７５】
さらに、実施例の燃料供給装置１は、燃料としてガソリンを内燃機関２に供給するものであったが、軽油や液化石油ガス等のガソリン以外の燃料を燃料供給装置１により供給してもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１  燃料供給装置
２  内燃機関
３  燃焼室
４  吸気ライン
５  液体燃料供給手段
６  燃料気化手段  
７  気体燃料供給手段
８  燃料タンク
９  制御手段（気体燃料供給制御手段、蒸気圧特性修正手段）
２３  気化容器
２４Ａ  噴射弁
３８  排気組成検出手段
３９  タンク貯留量検出手段
ｗｆ０  モル分率（気化容器おける成分組成）
Ｉ  炭素数（蒸気圧特性）
λ  空気過剰率（排気ガスの成分組成）
【図１】
0005735440.tif 000011
【図２】
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【図３】
0005735440.tif 000013
【図４】
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【図５】
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【図６】
0005735440.tif 000016