以下、本発明の燃料の蒸気圧計測装置及� ��燃料噴射制御システムを具体化した最も好� ��な実施の形態について添付図面に基づいて� ��細に説明する。本実施の形態は、本発明を� ��動車用エンジンの燃料供給システムに適用� ��たものである。

(第1の実施の形態)
 まず、第1の実施の形態について説明する。 そこで、第1の実施の形態に係る燃料供給シ� �テムについて、図1及び図2を参照しながら説 明する。図1は、第1の実施の形態に係る燃料� ��給システムの概略を示す構成図である。図2 は、燃料蒸気発生部の概略構成を示す部分断 面図である。燃料供給システム10には、図1に 示すように、エンジン11と、インジェクタ12� �、燃料タンク20と、燃料ポンプユニット21と� ��第1燃料通路22と、第2燃料通路23と、コント� ��ールユニット(ECU)30とが備わっている。これ により、燃料供給システム10では、ECU30の指� �に基づき、燃料ポンプユニット21から燃料タ ンク20内の燃料が第1燃料通路22を介してイン� ��ェクタ12に供給され、インジェクタ12からエ ンジン11に燃料が噴射供給されるようになっ� ��いる。

 ここで、エンジン11は、周知の構造を有� �るレシプロタイプのものである。そして、� �のエンジン11は、吸気通路13を通じて吸入さ� ��る空気とインジェクタ12から噴射される燃� �との可燃混合気を、点火プラグ35により着火 して燃焼室で爆発・燃焼させ、その燃焼後の 排気を排気通路14を通じて排出させることに� ��り、ピストン15を動作させてクランクシャ� �ト(不図示)を回転させ、動力を得るようにな っている。また、エンジン11には、水温セン� ��33が設けられている。水温センサ33は、エン ジン11の内部を流れる冷却水の温度(冷却水温 )を検知し、その検出値に応じた電気信号を� �力するものである。なお、水温センサ33から の出力信号は、ECU30に入力されるようになっ� ��いる。

 吸気通路13には、エアフローメータ31、ス ロットルバルブ16、およびサージタンク17が� �けられている。ここで、エアフローメータ31 は、吸気通路13を通じてエンジン11に吸入さ� �る空気量(吸気量)を検出し、その検出値に応 じた電気信号を出力するものである。スロッ トルバルブ16は、吸気通路13を通じてエンジ� �11に吸入される空気量(吸気量)を調節するた� ��に開閉されるものである。このバルブ16は� �運転席に設けられたアクセルペダル18の操作 に連動、より詳細には、アクセルペダル18に� ��けられたアクセルポジションセンサ19から� �出力信号に応じて作動するようになってい� �。また、サージタンク17には吸気圧センサ32� ��設けられている。この吸気圧センサ32は、� �ロットルバルブ16より下流の吸気通路13にお� ��る吸気圧を検出し、その検出値に応じた電� ��信号を出力するものである。なお、エアフ� ��ーメータ31及び吸気圧センサ32からの出力信 号は、ECU30に入力されるようなっている。

 インジェクタ12は、エンジン11における各 気筒の吸気ポートに対して燃料を噴射するも のである。インジェクタ12には、燃料ポンプ� ��ニット21から圧送された燃料が、第1燃料通� ��22を通じて供給されるようになっている。� �のようにして供給された燃料は、ECU30からの 指令に基づきインジェクタ12が作動すること� ��より、吸気ポートへ噴射され、空気との可� ��混合気を形成して各気筒に取り込まれる。� ��お、後述するようにプレッシャレギュレー� ��28にて燃料噴射圧を一定に制御しているた� �、余剰燃料は燃料ポンプユニット21に備わる ジェットポンプを介して燃料タンク20内に戻� ��れるようになっている。

 燃料タンク20には、燃料が貯留されてお� �、その内部に燃料ポンプユニット21が設けら れている。この燃料ポンプユニット21は、図2 に示すように、燃料タンク20の取付孔20aを塞� ��セットプレート25に、燃料ポンプ26などが収 容されているリザーブカップ27を組み込んだ� ��のである。このリザーブカップ27が本発明� �「サブタンク」の一例である。なお、本実� �の形態では燃料タンク20が樹脂製であるため リザーブカップを有しているが、鉄製の燃料 タンクの場合にはタンクの隔壁によりサブタ ンクが形成されることになる。

 そして、燃料ポンプユニット21は、燃料� �ンク20の取付孔20aを塞ぐようにセットプレー ト25を燃料タンク20に装着することによって� �燃料タンク20に取り付けられている。このよ うな燃料ポンプユニット21から、プレッシャ� ��ギュレータ28により一定圧に調整された燃� �が、第1燃料通路22及び第2燃料通路23に供給� �れるようになっている。これにより、後述� �るノズル42からの燃料噴射条件を一定にする ことができるため、後述する気化室45にて同� ��条件下で燃料を蒸気化することができる。

 また、燃料ポンプユニット21には、燃料� �ンク20内の燃料残量を検出すためのフロート 29が取り付けられている。そして、このフロ� ��ト29の位置(高さ)に関する信号がECU30に入力� ��れており、その信号から燃料残量及び給油� ��有無が検出されるようになっている。

 エンジン11に設けられた点火プラグ35は、 イグナイタ36から出力される高電圧を受けて� ��火動作をするものである。点火プラグ35の� �火時期は、ECU30の指令によって定まるイグナ イタ36による高電圧の出力タイミングにより� ��定される。

 図1に示すECU30には、上記した他、クラン� ��角センサ等の各種センサ類から出力される� ��種信号が入力されるようになっている。そ� ��て、ECU30は、これらの入力信号に基づきエ� �ジンの運転状態を検出し、エンジンの運転� �態に応じた燃料供給制御及び点火時期制御� �を実行するために、燃料ポンプ26、インジェ クタ12、及びイグナイタ36をそれぞれ制御す� �ようになっている。つまり、ECU30は、本発明 の「運転制御手段」に相当する。なお、燃料 供給制御とは、エンジンの運転状態に応じて 、燃料ポンプ26の吐出量(ポンプモータの回転 数)、およびインジェクタ12から噴射される燃 料量(燃料噴射量)とその噴射タイミングを制� ��することである。点火時期制御とは、エン� ��ン11の運転状態に応じてイグナイタ36を制御 することにより、点火プラグ35による点火時� ��を制御することである。

 また、ECU30は、後述する圧力センサ46及び 燃温センサ48からの各出力信号に基づき、燃� ��蒸気特性としてのリード蒸気圧を算出して� ��憶するようになっている。つまり、ECU30は� �本発明の「燃料蒸気特性記憶手段」の一例� �ある。さらに、ECU30は、記憶したリード蒸気 圧と水温センサ33又は燃温センサ48で検出さ� �る冷却水温又は燃温とに基づき、燃料の蒸� �圧を算出するようになっている。つまり、EC U30は、本発明の「蒸気圧算出手段」の一例で もある。

 ここで、ECU30は、周知の構成、すなわち� �央処理装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、� ��ンダムアクセスメモリ(RAM)、バックアップRA M、外部入力回路及び外部出力回路等を備え� �いる。ECU30は、CPU、ROM、RAM及びバックアップ RAMと、外部入力回路及び外部出力回路等とを バスにより接続してなる論理演算回路を構成 している。ROMは、エンジンの制御に関する所 定の制御プログラムを予め記憶している。RAM は、CPUの演算結果を一時記憶するものである 。バックアップRAMは、予め記憶したデータを 保存するものである。CPUは、入力回路を介し て入力される各種センサ等の検出値に基づき 、所定の制御プログラムに従って各種制御等 を実行するものである。

 そして、セットプレート25の燃料タンク� �つまり燃料タンク20内、より詳細にはリザー ブカップ27内に、燃料蒸気発生部40が配置さ� �ている。このように燃料蒸気発生部40を燃料 タンク内20に設けることにより、燃料蒸気発� ��部40から燃料が多少漏れたとしても問題に� �らないため、燃料蒸気発生部40の構造、特に シール構造を簡単にすることができる。また 、燃料蒸気発生部40を燃料ポンプ26などとと� �にモジュール化することができ、その取り� �けが容易となり取付部材を簡素化すること� �できる。本実施の形態では、燃料蒸気発生� �40がセットプレート25に一体化されている。

 この燃料蒸気発生部40には、図2に示すよ� ��に、電磁弁41と、ノズル42と、気化室45と、� ��ンチュリ47とが備わっている。そして、電� �弁41の流入口が第2燃料通路23に接続され、流 出口がノズル42に接続されている。電磁弁41� �の通電のON/OFFにより電磁弁41の弁体43が移動� ��、ノズル42からの気化室45への燃料噴射が制 御されるようになっている。このような電磁 弁41を設けることにより、燃料の蒸気圧を計� ��する間だけ、ノズル42から燃料を噴射して� �確実に気化室45に負圧を発生させることがで きる。これにより、燃料噴射量が少ないとき に燃料の蒸気圧の計測を行うことができ、燃 料ポンプ26の流量をアップすることなく燃料� ��蒸気圧を精度良く計測することができると� ��もに、インジェクタ12の燃料噴射量への影� �を少なくすることができるようになってい� �。なお、この電磁弁41は、図1に示すように� �ECU30に接続されており、電磁弁41への通電のO N/OFFは、ECU30からの指令に基づき行われる。

 ここで、燃料蒸気圧発生部40において、� �ンチュリ47は斜め上向き、つまり入口が出口 よりも重力方向下方位置に配置されている。 これにより、ベンチュリ47の入口に燃料を溜� ��ておくことができるようになっている。

 気化室45は、図2に示すように、ノズル42� �辺、およびノズル42とベンチュリ47との間に� ��成されている。なお、本実施の形態では、� ��ズル42の直径が0.9mm、ベンチュリ47のスロー� ��部直径が1.5mm、ノズル42とベンチュリ47との� ��離が3mmとなっている。これらの数値は、燃� ��ポンプの性能によって決定されるものであ� ��、例示したものに限定されない。

 ここで、気化室45はノズル42から燃料が噴 射されている時は常に負圧状態となっている が、噴射が停止すると気化室45が大気圧に戻� ��うとするため、ベンチュリ47側の燃料は気� �室45側に戻される。このとき、ベンチュリ47� ��空間容積が気化室45の空間容積より小さい� �ベンチュリ47の入口に燃料がなくなり、次回 の燃料噴射時にベンチュリ47の入口への燃料� ��着が遅れて負圧の発生が遅れてしまう。

 このため、燃料蒸気発生部40では、ベン� �ュリ47の空間容積が、気化室45の空間容積よ� ��も大きく設定されている。これにより、ノ� ��ル42からの燃料噴射が停止されたときにベ� �チュリ47の入口に燃料を確実に溜めることが できるようになっている。

 そして、気化室45には、ダイアフラム49を 介して圧力センサ46が接続されており、気化� ��45内の圧力を検知することができるように� �っている。これにより、気化室45に発生した 負圧により燃料が減圧沸騰を起こし蒸気圧が 発生したときの気化室45内の圧力が、圧力セ� ��サ46で検出されるようになっている。また� �ダイアフラム49によって圧力センサ46への燃� ��の侵入を防止して圧力センサ46における回� �異常の発生を防ぐようになっている。なお� �圧力センサ46からの出力信号は、図1に示す� �うに、ECU30に入力されるようになっている。

 このように、気化室45内で燃料の減圧沸� �が生じるのは以下の理由による。すなわち� �ノズル42から噴出された燃料は流速を増して 気化室45に供給され、ベンチュリ47を通過し� �リザーブカップ27内に戻されるが、ノズル42� ��り噴射された燃料がベンチュリ47のスロー� �部を通過する際に、燃料の粘性の影響によ� �気化室45内の燃料が外部(ベンチュリ側)へ引� ��張られるために気化室45内に負圧が発生す� �。そして、この負圧発生作用に基づき、気� �室45内の燃料が減圧気化され、気化室45内に� ��気圧が発生するのである。そして、気化室4 5の圧力は、燃料の蒸気圧に基づき平衡状態� �なる。このとき、平衡状態における気化室45 内の圧力が、圧力センサ46で検知される。

 そして、圧力センサ46は、燃料タンク20の 外、詳細にはセットプレート25の表側(タンク とは反対側)に設けられている。これにより� �圧力センサ46への配線、及び圧力センサ46へ� ��配線が容易になっている。また、ベンチュ� ��47から流出する燃料がリザーブカップ27内に 戻されるため、燃料ポンプ26が傾いた場合で� ��、リザーブカップ27内に配置された燃料ポ� �プ26が燃料を確実に吸い上げて燃料を供給す ることができるようになっている。

 さらに、図2に示すように、燃料蒸気発生 部40(電磁弁41)の入口に、燃温センサ48が設け� ��れている。これにより、ノズル42から噴射� �れる燃料の温度を正確に検出することがで� �る。なお、燃温センサ48からの出力信号は、 図1に示すように、ECU30に入力されるようにな っている。そして、燃温センサ48は、燃料蒸� ��発生部40に一体的に組み付けられている。� �れにより、燃料蒸気発生部40の構成部品が集 約化(一体化)され、燃料蒸気発生部40の取付� �を一層向上させることができる。

 このようにして燃料蒸気発生部40で検出� �れる圧力と燃温とに基づいて、後述するよ� �にしてリード蒸気圧RVPが算出される。つま� �、燃料蒸気発生部40で燃料を減圧気化させ燃 料のリード蒸気圧RVPを算出することができ、 また始動時の温度での燃料蒸気圧を算出する こともできる。そのため、システム構成を簡 素化することができるとともに、小型化を図 ることができ、さらに高精度な燃料噴射制御 を行うことができるようになっている。

 ここで、燃料供給システム10で実施され� �燃料蒸気圧の算出及びそれを用いたエンジ� �始動時における燃料供給制御の概念につい� �、図3及び図4を参照しながら簡単に説明する 。図3は、リード蒸気圧の算出処理の概念を� �明する図である。図4は、エンジン始動時に� ��ける燃料供給制御の概念を説明する図であ� ��。

 まず、図3に示すように、エンジン始動後 において、アイドル運転又は減速状態で気化 室圧P(T1)を検出するとともに、燃温を検出し� ��蒸気圧変化率(温度係数)Ct(T1)を算出する。� �して、換算式に基づきリード蒸気圧RVPを算� �する。なお、リード蒸気圧を算出する換算� �の詳細については後述する。その後、この� �ード蒸気圧RVPを代表値としてRAMに記憶する� �これにより、燃料タンク内の燃料性状を示� �指標として1つの値を記憶するだけよく、そ� ��後の取り扱い(演算や記憶など)が簡単にな� �。なお、燃料蒸気特性として、リード蒸気� �を記憶する代わりに、気化室圧力と燃温と� �そのまま記憶してもよいし、あるいは気化� �圧力と燃温とから算出した特定温度の蒸気� �を記憶してもよい。但し、気化室圧力と燃� �との2変数を記憶するようにした場合、燃料� ��蒸気圧の測定精度が低下することはないが� ��蒸気圧計測装置における演算処理や記憶の� ��で不利となる。一方、特定温度における蒸� ��圧を記憶するようにした場合、蒸気圧計測� ��置における演算処理や記憶の面で有利にな� ��が、燃料の蒸気圧の測定精度が低下するお� ��れがある。

 そして、次回のエンジン始動時において� ��図4に示すように、前回のエンジン運転時に 記憶したリード蒸気圧RVPを読み出すとともに 、エンジン水温を検出して蒸気圧変化率(温� �係数)Ct(T2)を算出する。次いで、換算式に基� ��きエンジン始動時における蒸気圧VP(T2)を算� ��する。なお、蒸気圧を算出する換算式の詳� ��については後述する。次いで、算出した蒸� ��圧に基づき、燃料噴射量及び点火時期の補� ��値をそれぞれ決定し、補正後の燃料噴射量� ��び点火時期によってエンジンを始動する。

 このように燃料供給システム10では、リ� �ド蒸気圧RVPを算出して記憶する。その後、� �憶したリード蒸気圧RVPとそのときの冷却水� �度T2とに基づいて燃料の蒸気圧VP(T2)を算出す る。従って、燃料の蒸気圧VP(T2)を算出するた めに、気化室の圧力及び燃温を常時検出する 必要がなく、圧力センサ及び燃温センサの劣 化を防止することができるとともに、システ ムにおける消費電力量も低減することができ る。よって、安定して燃料の蒸気圧VP(T2)を精 度良く計測することができるとともに、燃費 の悪化を防止することができる。なお、燃料 の蒸気圧VP(T2)を算出する際に、冷却水温度の 代わりに燃温を用いることもできるが、冷却 水温を用いて燃料の蒸気圧VPを算出する方が� ��エンジン11の温度状態に対応した燃料の蒸� �圧VPを算出することができるため、燃料供給 制御及び点火時期制御をより適切に行うこと ができる。

 そして、燃料供給システム10による制御� �より、燃料の種類、温度に合わせエンジン� �要求する最適な燃料噴射及び点火時期の補� �ができる。その結果、常に安定した燃焼状� �が得られ、特に冷間時におけるA/Fセンサの� �活性時(オープン制御時)のHC低減、始動性、� ��ライバビリティの向上を図ることができる� ��また、仕向け先の違いによる蒸気圧(燃料性 状)の違いを検知できるため、燃料種類に合� �せたエンジンの適合を行う必要が無くなる� �で、機種展開が容易になり開発工数を大幅� �削減することができる。

 続いて、上記した制御概念を適用した際� ��おける燃料供給システム10の動作について� �図5及び図6を参照しながら説明する。図5は� �燃料供給システムにおけるエンジン始動時� �おける燃料供給制御の内容を示すフローチ� �ートである。図6は、燃料供給システムにお� ��るリード蒸気圧計測ルーチンの内容を示す� ��ローチャートである。なお、燃料供給シス� ��ム10における燃料供給制御は、イグニッシ� �ン(IG)がONされると開始される。

 イグニッション(IG)がONされると、ECU30は� �図5に示すように、ECU30に備わるRAMに記憶さ� �た現在のリード蒸気圧RVPを読み出す(ステッ� ��(以下、「S」とも表す)1)。このリード蒸気� �RVPは、燃料の揮発性を示す指標である。な� �、RAMへの現在のリード蒸気圧RVPの書き込み(� ��憶)処理は、後述するリード蒸気圧計測ルー チン(図6参照)の実施中に行われる。

 次に、ECU30は、水温センサ33からの信号によ り、エンジン11の冷却水温を検出する(ステッ プ2)。そして、ECU30は、ステップ2で検出した� ��却水温に基づき、温度係数Ct(T2)を算出する( ステップ3)。ここで、温度係数Ct(T2)は、ステ� ��プ1で読み出したリード蒸気圧RVP(37.8℃)を「 1」としたときの燃温による蒸気圧の変化割� �を示すものである(図9参照)。その後、ECU30は 、ステップ1で読み出したリード蒸気圧RVP(37.8 ℃)と、ステップ3で算出した温度係数Ct(T2)と� ��ら次式により現在の燃料蒸気圧VPを算出す� �(ステップ4)。
  VP=RVP・Ct(T2)

 ここで、冷却水温に基づき温度係数から� ��料蒸気圧を算出するのは、インジェクタ12� �ら噴射される状態(エンジン11内)における蒸� ��圧を正確に算出するためである。例えば、� ��冷地においては、エンジン11の暖気が終了� �ていても、燃温が低い状態であることがあ� �、このような場合に燃温に基づいて燃料蒸� �圧を算出すると、インジェクタ12から噴射さ れたときの燃料蒸気圧を正確に算出すること ができないからである。そして、このように 燃料蒸気圧を算出することにより、エンジン 11の制御精度を向上させることができる。な� ��、エンジン11の運転状態によって、燃料蒸� �圧を算出するための温度を、冷却水温又は� �温のいずれにするかを決定する(切り替える) ようにしてもよい。

 その後、ECU30は、算出した燃料蒸気圧に� �づき始動時における燃料噴射量及び点火時� �などの補正量を決定する(ステップ5)。これ� �より、燃料供給システム10においては、始動 時における燃料蒸気圧に基づく燃料増量補正 及び点火時期補正が行われる。具体的には、 ECU30によりインジェクタ12及びイグナイタ36の 作動が制御されて、インジェクタ12からの噴� ��量が補正され、点火プラグ35の点火時期が� �正される。そして、ECU30は、これらの燃料噴 射量補正及び点火時期補正を行ってエンジン 11を始動させる(ステップ6)。

 このように、燃料供給システム10では、EC U30がエンジン11の始動時における燃料噴射制� ��を燃料蒸気圧に基づき行うため、燃料性状( 種類)が変化しても、高精度な燃料噴射制御� �行うことができる。その結果、燃料の種類� �温度に合わせエンジンが要求する最適な燃� �噴射量の補正が出来るため常に安定した燃� �状態が得られ、特に冷間始動時におけるA/F� �ンサの未活性時(オープン制御時)のHC低減、� ��動性、ドライバビリティの向上を図ること� ��できる。また、仕向け先の違いによる燃料� ��状(蒸気圧)の違いを検知できるため、燃料� �状に合わせたエンジンの適合を行う必要が� �くなるので、機種展開が容易になり開発工� �を大幅に削減することができる。

 そして、エンジン11が始動した後、ECU30は 図6に示すリード蒸気圧計測ルーチンを実行� �る。このリード蒸気圧計測ルーチンが実行� �れると、図6に示すように、ECU30は、タイマ� �リセット後に(ステップ10)、圧力センサ46に� �る圧力計測条件が満たされているか否かを� �断する(ステップ11~14)。本実施の形態では、� ��イマーリセットから規定時間以上経過して� ��ること(ステップ11)、アクセルポジションセ ンサ19の出力電圧が規定値以下、つまりアク� ��ルペダル18が操作されていないこと(ステッ� ��12)、バッテリ電圧が既定値(例えば、6V)以上 であること(ステップ13)、給油されていない� �と(ステップ14)を計測条件としている。なお� ��本実施の液形態において給油の有無は、フ� ��ート29の位置信号に基づき判断されるが、� �油口の開閉に基づき判断することもできる� �

 上記した計測条件を満たしている場合(S11 ~S13:YES,S14:NO)、つまり燃料噴射量が少ないア� �ドル時又は減速時には、燃料蒸気発生部40で 気化室45の圧力が計測される(ステップ15)。具 体的には、ECU30が、電磁弁41をONしてノズル42� ��開く。これにより、ノズル42からベンチュ� �47に向かって燃料が噴射される。このとき、 燃料蒸気発生部40においてベンチュリ47が斜� �上向きに配置されるとともに、ベンチュリ47 の空間容積が気化室45の空間容積よりも大き� ��されているので、ベンチュリ47の入口(スロ� ��ト部)に燃料が溜まっている。このため、ベ ンチュリ47内に溜まっている燃料が抵抗とな� ��、ノズル42から噴射された燃料がベンチュ� �47の入口で壁面に付着し気化室45を外部から� ��断する。そして、この状態が維持されてノ� ��ル42から噴射された燃料がベンチュリ47を通 過すると、粘性の影響により気化室45内の燃� ��が引っ張られるので、ノズル42から燃料が� �射されると瞬時に気化室45内に十分な負圧が 発生する。その結果、燃料が減圧気化して気 化室45内に蒸気圧が発生する。このとき、圧� ��センサ46により気化室45内の圧力が検出され るとともに、燃温センサ48により燃料蒸気発� ��部40に供給される燃料の温度T1が検出される (ステップ16)。

 ここで、圧力センサ46により検出される� �力は、図7に示すP(T1)である。この圧力P(T1)は 、ノズル42から燃料が噴射されたとき(噴射流 量Q(Qは一定))に気化室45に発生する負圧Pn(一� �鎖線参照)よりも、燃料が減圧気化すること� ��発生した蒸気圧によって回復した(小さくな った)負圧(実線参照)となる。なお、図7は、� �ズルからの噴出流量と気化室圧力との関係(� ��ィード圧300kPa)を示す図である。

 一方、ステップ11~13において、圧力計測� �件が満たされていない場合には、ECU30は、各 条件が満たされるまで以降の処理を一時的に 中止する。そして、ECU30は、ステップ11~13の� �べての条件が満たされると(S11~S13:YES)、給油� ��れたか否かを判断する(ステップ14)。このと き、給油されていると(S14:YES)、ECU30は、タイ� ��ーをリセットして圧力計測条件(ステップ11~ 14)の判定を繰り返す。

 そして、ECU30は、ステップ16で検出した燃 料温度に基づき、温度係数Ct(T1)を算出する(� �テップ17)。次いで、ステップ15で計測した圧 力P(T1)と、ステップ17で算出した温度係数Ct(T1 )とにより下記の換算式に基づき、リード蒸� �圧RVP(37.8℃)を算出する(ステップ18)。

 ここで、リード蒸気圧及び任意の温度に� ��ける蒸気圧(揮発性)を算出する換算式につ� �て、図8及び図9を参照しながら説明する。図 8は、リード蒸気圧(物性値)と気化室圧力との 関係を示す図である。図9は、図8の結果より� ��めた37.8℃における気化室圧力を基準とした ときの温度に対する変化割合(温度係数Ct)を� �す図である。

 図8から明らかなように、気化室圧力は、 各燃温において燃料の種類に関係なくリード 蒸気圧(物性値)と非常に高い相関性がある。� ��して、37.8℃における気化室圧力を基準とし たときの温度変化に対し、気化室圧力の変化 割合は図9に示すように、燃料の種類に関係� �く、ある割合で変化する。従って、気化室45 の圧力と燃料温度とを検出することができれ ば、リード蒸気圧と任意の温度における燃料 蒸気圧(揮発性)も簡単に算出することができ� ��。

 そして、上記結果から得られるリード蒸気� ��RVPの換算式は以下に示す通りである。
  RVP=1/Ct(T1)・A ₀ ・P(T1)+B ₀
    A ₀ :基準温度(37.8℃)の傾き
        B ₀ :基準温度(37.8℃)の切片
 また、任意の温度における蒸気圧VPの換算� �は以下に示す通りである。
  VP(T2)=RVP・Ct(T2)

 その後、ECU30は、このようにしてリード� �気圧RVP(37.8℃)を算出すると、算出したリー� �蒸気圧RVP(37.8℃)を現在のリード蒸気圧RVPと� �てRAMに上書きする。これにより、先回のリ� �ド蒸気圧RVPが消去されて、現在のリード蒸� �圧RVPが記憶される(ステップ19)。その後、エ� ��ジン11が停止されると、この処理ルーチン� �終了する(ステップ20)。そして、このように� ��て記憶された現在のリード蒸気圧RVPが次回� ��エンジン始動時に読み出される(ステップ1� �照)。

 以上、詳細に説明したように本実施の形� ��に係る燃料供給システム10では、燃料蒸気� �生部40において、燃料を減圧気化させること で蒸気圧を発生させて、そのときの気化室45� ��圧力を圧力センサ46で検出し、かつ燃温セ� �サ48の検出信号に基づきECU30が温度係数Ct(T1)� ��らリード蒸気圧RVP(37.8℃)を算出して記憶す� ��。そして、エンジン11の始動時には、この� �ード蒸気圧RVP(37.8℃)と水温センサ33の検出信 号に基づき算出された温度係数Ct(T2)から現在 の燃料蒸気圧VPを算出し、その燃料蒸気圧VP� �用いてエンジン11の始動時における燃料増量 制御を実施する。このため、燃料の種類、温 度に合わせエンジン11が要求する最適な燃料� ��射量の補正ができるため常に安定した燃焼� ��態が得られ、特に冷間始動時におけるA/Fセ� ��サの未活性時(オープン制御時)のHC低減、始 動性、ドライバビリティの向上を図ることが できる。また、仕向け先の違いによる蒸気圧 (燃料性状)の違いを検知できるため、燃料種� ��に合わせたエンジン適合を行う必要が無く� ��るので機種展開が容易になり、開発工数を� ��幅に削減することができる。

 また、燃料供給システム10では、燃料蒸� �発生部40を燃料タンク20内に設けて周辺温度� ��影響を受けなくしているので、安定した燃� ��蒸気圧の計測を行うことができるとともに� ��燃温センサ46を液没させていることによっ� �も周辺温度の影響を受けなくなっており、� �常に精度良く燃料蒸気圧を算出することが� �きる。

 ここで、燃料の蒸気圧の計測精度を向上� ��せるためには、燃料温度をバラツキなく正� ��に検出する必要がある。そこで、燃料蒸気� ��生部をセットプレート25に取り付けるので� �なく、図10に示すように、燃料蒸気発生部40a をリザーブカップ27の底部に設置して、燃温� ��ンサ48をリザーブカップ27の底部に配置する ようにしてもよい。このような構成により、 リザーブカップ27の底部には燃料が安定して� ��在し、燃料の温度も安定しているため、燃� ��センサ48を確実に液没させることができ、� �料温度をバラツキなく正確に検出すること� �できる。その結果、燃料の蒸気圧の計測精� �を一層向上させることができる。

 そして、本実施の形態に係る燃料供給シ� ��テム10では、燃料蒸気発生部40において、ベ ンチュリ47を斜め上向きに配置するとともに� ��ベンチュリ47の空間容積が気化室45の空間容 積よりも大きくされているので、ベンチュリ 47の入口に確実に燃料を溜めることができる� ��これにより、ノズル42から燃料を噴射する� �気化室45内を瞬時に負圧にし、燃料を減圧気 化させることで蒸気圧を発生させ、そのとき の気化室45の圧力を圧力センサ46で検出し、� �つ燃温センサ48の検出信号に基づきECU30が温� ��係数Ct(T1)からリード蒸気圧RVP(37.8℃)を応答� ��を損なうことなく算出することができる。

 ここで、燃料蒸気発生部の変形例につい� ��説明する。以下に説明する燃料蒸気発生部� ��リザーブカップ又はセットプレートに取り� ��けられ、燃料タンク内に配置されている。� ��ず、第1変形例としては、図10に示すように� ��燃料蒸気発生部40aをリザーブカップ27の底� �に設置し、ベンチュリ47の出口部分に反射板 50を設けてもよい。これにより、反射板50に� �突した燃料がベンチュリ47内に戻されるため 、ベンチュリ47内に燃料をより確実に溜める� ��とができる。その結果、ノズル42から噴射� �れた燃料が瞬時にベンチュリ47の入口で壁面 に付着し気化室45を外部から遮断するため、� ��化室45内に十分な負圧を瞬時に発生させる� �とができる。

 第2変形例としては、図11に示すように、� ��料蒸気発生部40bにおいて、ベンチュリ47の� �口部に堰51を設けてもよい。これにより、ベ ンチュリ47から流出する燃料の流れが堰51に� �って堰き止められるので、燃料をベンチュ� �47内に溜めることができる。この場合には、 ベンチュリ47の入口が堰51の最上位置51aより� �重力方向下方位置に配置されるように堰51を 設けるのがよい。これにより、堰51の効果を� ��めることができ、ベンチュリ47内に燃料を� �り確実に溜めることができる。このように� �2変形例でも、ベンチュリ47内に燃料を確実� �溜めることができる結果、ノズル42から噴射 された燃料が瞬時にベンチュリ47の入口で壁� ��に付着し気化室45を外部から遮断するため� �気化室45内に十分な負圧を瞬時に発生させる ことができる。

 第3変形例としては、図12に示すように、� ��料蒸気発生部40cにおいて、ベンチュリ47の� �口から入口への燃料流れを防ぐ逆止弁52をベ ンチュリ47内に設けてもよい。なお、逆止弁5 2は、ボール弁体52aとボール弁体52aをベンチ� �リ47の入口側に付勢するスプリング52bとで構 成すればよい。これにより、ノズル42から燃� ��が噴射されているときには、ボール弁体52a� ��ベンチュリ出口側へ移動して燃料がベンチ� ��リ47から排出される。一方、ノズル42からの 燃料噴射が停止すると、逆止弁52によってベ� ��チュリ47が遮断される。このため、次にノ� �ル42から燃料が噴射された際、ベンチュリ47� ��入口付近に、燃料が瞬時に溜まりベンチュ� ��47の入口で壁面に付着して気化室45を外部か ら遮断するため、気化室45内に十分な負圧を� ��時に発生させることができる。

 第4変形例としては、図13に示すように、� ��ンチュリ47の出口が入口よりも重力方向下� �位置(下向き)に配置された燃料蒸気発生部40d において、ベンチュリ47の出口に燃料溜まり5 3を設けてもよい。燃料溜まり53を設けること により、ベンチュリ47が下向きに配置されて� ��る場合であっても、ノズル42から燃料が噴� �されると瞬時に、ベンチュリ47内に燃料が満 たされる。これにより、ノズル42から噴射さ� ��た燃料がベンチュリ47の入口で壁面に付着� �気化室45を外部から遮断するため、気化室45� ��に十分な負圧を瞬時に発生させることがで� ��る。

 このように第1~第4の変形例によっても、� ��ズル42から噴射された燃料が瞬時にベンチ� �リ47の入口で壁面に付着して気化室45を外部� ��ら遮断する結果、気化室45内に十分な負圧� �瞬時に発生させることができるので、応答� �を損なうことなくリード蒸気圧RVP(37.8℃)を� �度良く算出することができる。

 さらに、本実施の形態に係る燃料供給シ� ��テム10では、燃料蒸気圧VPを計測する際に、 記憶したリード蒸気圧RVPと水温センサ33の検� ��信号とに基づき現在の燃料蒸気圧VPを算出� �ている。このため、気化室45の圧力及び燃温 を常時検出する必要がないので、圧力センサ 46及び燃温センサ48の劣化を防止することが� �きるとともに、消費電力量も低減すること� �できる。これにより、安定して燃料蒸気圧VP を精度良く計測することができるとともに、 燃費の悪化を防止することができる。

 そして、ECU30のRAMに記憶されるリード蒸� �圧は、エンジン11が始動される度に(定期的� �)更新されるので、燃料の経時変化があった� ��合であっても、安定して燃料蒸気圧VPを精� �良く計測することができる。

 次に、第2の実施の形態について説明する 。第2の実施の形態は、第1の実施の形態と基� ��的な構成をほぼ同じくするが、燃料蒸気発� ��部に電磁弁及び燃温センサが組み込まれて� ��ない点が相違する。このため以下では、第1 の実施の形態と共通する構成については図面 に同じ符号を付してその説明を適宜省略し、 相違する構成を中心に第2の実施の形態に係� �燃料供給システムについて、図14及び図15を� ��照しながら説明する。図14は、第2の実施の� ��態に係る燃料供給システムの主要部におけ� ��概略を示す構成図である。図15は、燃料供� �システムにおけるリード蒸気圧計測ルーチ� �の内容を示すフローチャートである。

 図14に示すように、第2の実施の形態に係� ��燃料供給システム10aにおける燃料蒸気発生� ��40bは、ノズル42と、気化室45と、圧力センサ 46と、ベンチュリ47とを備えている。すなわ� �、燃料蒸気発生部40bには、電磁弁及び燃温� �ンサが組み込まれていない。このような燃� �蒸気発生部40bは、第1の形態と同様に、セッ� ��プレート25に組み込まれている。具体的に� �、燃料ポンプ26からインジェクタ12に燃料を� ��給する第1燃料通路22と、燃料ポンプ26から� �料蒸気発生部40bに燃料を供給する第2燃料通� ��23とが形成されている。そして、第2燃料通� ��23の他端が燃料蒸気発生部40bの入口に接続� �れており、燃料ポンプ26から一定圧の燃料が 燃料蒸気発生部40bに供給されると、ノズル42� ��ら燃料がベンチュリ47に向けて噴射される� �うになっている。このとき、第1の実施の形� ��と同様に、気化室45に発生した負圧により� �料が減圧沸騰を起こし蒸気圧が発生したと� �の気化室45内の圧力が、圧力センサ46で検出� ��れるようになっている。

 続いて、燃料供給システム10aにおけるリ� ��ド蒸気圧計測について、図15を参照しなが� �説明する。燃料供給システム10aでも、エン� �ン11が始動されると、ECU30がリード蒸気圧計� ��ルーチンを実行する。このリード蒸気圧計� ��ルーチンが実行されると、図15に示すよう� �、ECU30は、圧力計測条件(ステップ30,31)が満� �されているか否かを判断する。この計測条� �は、第1の実施の形態と異なり、本実施の形� ��では、給油がされたこと(ステップ30)、及び 先回のエンジン停止後より規定時間以上経過 していること(ステップ31)としている。なお� �ステップ31における規定時間としては、燃温 とエンジン11の冷却水温とが同じ温度になる� ��での時間を設定すればよい。

 上記の圧力計測条件が満たされると、ECU3 0は、圧力センサ46からの信号に基づき気化室 45の圧力(P(T))を検出し(ステップ32)、水温セン サ33からの信号に基づきエンジン11の冷却水� �を検出する(ステップ33)。そして、ECU30は、� �テップ33で検出した冷却水温に基づき、温度 係数Ct(T)を算出する(ステップ34)。次いで、ス テップ32で検出した圧力P(T)と、ステップ34で� ��出した温度係数Ct(T)とにより上記した換算� �に基づき、リード蒸気圧RVP(37.8℃)を算出す� �(ステップ35)。その後、ECU30は、算出したリ� �ド蒸気圧RVP(37.8℃)を現在のリード蒸気圧RVP� �してRAMに上書きする。これにより、先回の� �ード蒸気圧RVPが消去されて、現在のリード� �気圧RVPが記憶される(ステップ36)。つまり、� ��料補給されたときにリード蒸気圧RVPが更新� ��れる。

 そして、次回のエンジン11の始動時に、EC U30により、ステップ36で記憶された現在のリ� ��ド蒸気圧RVPが読み込まれ、その時のエンジ� ��11の冷却水温から算出した温度係数(Ct(T2))に 基づき燃料蒸気圧VPが算出される。そして、� ��の燃料蒸気圧VPをもとに燃料噴射量補正が� �われて、エンジン11が始動する(図5参照)。

 このように、第2の実施の形態に係る燃料供 給システム10aでも、ECU30により第1の実施の形 態と同様の燃料噴射制御が行われ、第1の実� �の形態と同様の効果を得ることができる。� �して、燃料供給システム10aでは、電磁弁及� �燃温センサがないため、低コスト化および� �型化を一層図ることができる。
 また、燃料補給が行われたときにリード蒸� ��圧が更新されるので、燃料補給によって燃� ��性状変化が生じた場合であっても、燃料蒸� ��圧VPを精度良く計測することができる。

(第3の実施の形態)
 最後に、第3の実施の形態について説明する 。第3の実施の形態は、燃料蒸気発生部が燃� �タンクの外に設けられている。具体的には� �第3の実施の形態では、リターン燃料通路が� ��けられ、第1燃料通路とリターン燃料通路と を連通するバイパス燃料通路(第2の燃料通路� ��相当)に燃料蒸気発生部が設けられている。 なお、燃料蒸気発生部の構成については、第 1の実施の形態と基本的に同様である。この� �め以下では、第1の実施の形態と共通する構� ��については図面に同じ符号を付してその説� ��を適宜省略し、相違する構成を中心に第3の 実施の形態に係る燃料供給システムについて 、図16及び図17を参照しながら説明する。図16 は、第3の実施の形態に係る燃料供給システ� �の概略を示す構成図である。図17は、燃料蒸 気発生部の概略構成を示す部分断面図である 。

 図16に示すように、第3の実施の形態に係� ��燃料供給システム10bは、燃料ポンプ26から� �1燃料通路22を介してインジェクタ12に供給さ れた燃料のうち余剰分が、リターン燃料通路 24を介して燃料タンク20に戻されるものであ� �。そして、第1燃料通路22とリターン燃料通� �24とを連通するバイパス燃料通路23aが、イン ジェクタ12の近傍に配置されており、ここに� ��料蒸気発生部40fが配置されている。この燃� ��蒸気発生部40fには、図17に示すように、電� �弁41と、気化室45と、圧力センサ46と、ベン� �ュリ47と、燃温センサ48とが備わっている。� ��細には、バイパス燃料通路23aに、電磁弁41� �、ベンチュリ47とが設けられている。そして 、電磁弁41の先端には、ノズル42が設けられ� �おり、ノズル42は弁体43により開閉されるよ� ��になっている。この電磁弁41がONされて一定 圧の燃料が燃料蒸気発生部40fに供給されると 、ノズル42から燃料がベンチュリ47に向けて� �射される。このとき、第1の実施の形態と同� ��に、気化室45に発生した負圧により燃料が� �圧沸騰を起こし蒸気圧が発生したときの気� �室45内の圧力が、圧力センサ46で検出される� ��

 このように、第3の実施の形態に係る燃料 供給システム10bでも、ECU30により第1の実施の 形態と同様の燃料噴射制御が行われ、第1の� �施の形態と同様の効果を得ることができる� �そして、燃料供給システム10bでは、エンジ� �11に燃料を噴射供給するインジェクタ12の近� ��で燃料の蒸気圧を計測することができるの� ��、エンジン11の始動時に、燃料の種類、温� �に合わせエンジン11が要求する最適な燃料噴 射量の補正ができるため常に安定した燃焼状 態が得られ、特に冷間始動時におけるA/Fセン サの未活性時(オープン制御時)のHC低減、始� �性、ドライバビリティの向上をより一層図� �ことができる。

 なお、上記した実施の形態は単なる例示� ��すぎず、本発明を何ら限定するものではな� ��、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改� ��、変形が可能であることはもちろんである� ��例えば、上記した第1又は第2の実施の形態� �は、第2燃料通路23の一端は燃料ポンプ26に接 続されているが、図18に示すように、第2燃料 通路23の一端を第1燃料通路22に接続する(第1� �料通路22から分岐させる)こともできる。

 また、上記した第1又は第3の実施の形態� �は、気化室45への燃料の流入を制御する電磁 弁41を気化室45の上流側に配置しているが、� �19に示すように、気化室45の下流側に配置す� ��こともできる。これにより、図19に示すよ� �に、ベンチュリ47が下向きに配置される場合 であっても、電磁弁41がOFFされている状態で� ��ベンチュリ47内に燃料が満たされているの� �、ノズル42から燃料が噴射された際、燃料が ベンチュリ47の入口で壁面に瞬時に付着し気� ��室45を外部から遮断するため、気化室45内に 十分な負圧を瞬時に発生させることができる 。

 さらに、上記した実施の形態では、プレ� ��シャレギュレータ28を第1燃料通路22に配置� �ているが、プレッシャレギュレータ28は燃料 ポンプ26内あるいは第2燃料通路23に配置する� ��ともできる。

 また、上記した実施の形態では、演算処理� ��記憶が簡単になることから燃料の蒸気圧を� ��出するのに、ECU30はリード蒸気圧RVPを記憶� �るようになっているが、リード蒸気圧の代� �りに、圧力センサ46で検出された気化室圧力 とそのとき燃温センサ48で検出された燃温と� ��2変数をそのまま記憶して、その2変数を用� �て燃料の蒸気圧を算出することもできる。� �るいは、圧力センサ46で検出された気化室圧 力とそのとき燃温センサ48で検出された燃温� ��の2変数から算出できる特定温度の蒸気圧を リード蒸気圧の代わりに代表値として記憶し 、その特定温度の蒸気圧を用いて燃料の蒸気 圧を算出することもできる。