JP5278595B2 - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばアルコール燃料のように揮発性が低い燃料を用いる内燃機関の燃料供給装置に関する。

従来技術として、例えば特許文献１（日本特開２００７−２２４８７８号公報）に開示されているように、アルコール燃料を用いる内燃機関の燃料供給装置が知られている。アルコール燃料は、特に低温時に気化し難いため、従来技術の内燃機関には、始動時に燃料を気化させるための気化室が設けられている。この気化室は、外部から遮断された密閉構造を有し、絞り通路を介して吸気通路に接続されている。また、気化室には、その内部に燃料を噴射する始動用燃料噴射弁と、噴射燃料を加熱するためのヒータとが設けられている。

そして、内燃機関の始動時には、まず、内燃機関に対して始動信号が出力された時点でヒータを作動させ、その後に適宜時間が経過した時点で、始動用燃料噴射弁から気化室内に燃料を噴射する。燃料が噴射されるときに、気化室は、クランキングによる吸気負圧が作用することによって減圧状態となる。この結果、噴射燃料は、減圧状態の気化室内でヒータの熱を受けることにより気化し、吸気通路を介して各気筒に供給される。このように、従来技術では、始動時に燃料を気化室内で気化させることにより、冷間始動時等の始動性を確保するようにしている。
尚、出願人は、本発明に関連するものとして、上記の文献を含めて、以下に記載する文献を認識している。

日本特開２００７−２２４８７８号公報 日本特開２００９−２３１４号公報 日本特開平７−１５１０２３号公報 日本特開平９−８８７４０号公報 日本特開２００６−２１４４１５号公報

ところで、上述した従来技術では、始動時にヒータを作動させてから気化室内に燃料を噴射し、気化燃料を生成するようにしている。しかしながら、この場合には、内燃機関に対して始動信号が出力された後に、ヒータの昇温、噴射燃料の加熱及び気化室の減圧が行われ、その結果として気化燃料が生成される。このため、従来技術では、始動時に気化燃料を生成するのに時間がかかり、気化燃料を筒内に速やかに供給することができないという問題がある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、低温始動時でも気化燃料を筒内に速やかに供給することができ、始動性を向上させることが可能な内燃機関の燃料供給装置を提供することにある。

第１の発明は、燃料を貯留する燃料タンクと、
前記燃料タンク内の燃料を吸気通路及び／又は燃焼室に噴射する燃料噴射弁と、
前記吸気通路に接続され、前記燃料が気化した気化燃料を蓄える気化燃料タンクと、
前記気化燃料タンク内に気化燃料を生成するために、前記燃料タンク内の燃料を前記気化燃料タンクに供給するタンク内燃料供給手段と、
前記気化燃料タンクと前記吸気通路との接続部を開，閉する常閉の弁であって、内燃機関の始動時に開弁する気化燃料供給弁と、
を備えることを特徴とする。

第２の発明は、内燃機関の運転中に前記気化燃料供給弁を閉弁した状態で前記タンク内燃料供給手段を駆動し、前記気化燃料タンク内に気化燃料を生成する生成制御手段と、
内燃機関の始動時に前記気化燃料供給弁を開弁し、運転中に前記気化燃料タンク内に蓄えられた気化燃料を前記吸気通路に供給する供給制御手段と、
を備える。

第３の発明によると、前記生成制御手段は、前記気化燃料タンク内の温度が気化燃料を生成し得る所定の判定温度を超えている場合に、前記タンク内燃料供給手段を駆動する構成としている。

第４の発明によると、前記供給制御手段は、始動時の機関温度が気化燃料を必要とする所定の判定温度よりも低い場合に、前記気化燃料供給弁を開弁する構成としている。

第５の発明は、始動時の１サイクル目の燃焼時には前記供給制御手段により気化燃料を供給し、２サイクル目以降の燃焼時には前記燃料噴射弁により燃料を噴射する燃料形態切換手段を備える。

第６の発明は、前記気化燃料タンクの内部と外部空間とを連通可能な位置に設けられた常閉の弁であって、前記気化燃料供給弁と一緒に開，閉する大気導入弁を備える。

第７の発明は、気化燃料の供給時に前記気化燃料供給弁と前記大気導入弁とを順次開弁させる手段であって、前記気化燃料タンク内の圧力と大気圧との大小関係に基いて前記各弁の開弁順序を切換える開弁順序切換手段を備える。

第８の発明は、前記気化燃料タンク内の圧力が所定の作動圧を超えたときに当該圧力を外部に解放する圧力解放機構を備える。

第９の発明は、前記気化燃料タンクを加熱する加熱手段を備える。

第１０の発明は、前記燃料の飽和蒸気圧を算出する飽和蒸気圧算出手段と、
前記燃料の飽和蒸気圧、前記気化燃料タンク内の温度及び容積に基いて、前記タンク内燃料供給手段により前記気化燃料タンクに供給すべき燃料の供給量を算出する燃料供給量算出手段と、を備える。

第１１の発明は、前記気化燃料タンクの耐圧よりも大きな飽和蒸気圧に基いて前記燃料の供給量が算出されるのを制限する制限手段を備える。

第１２の発明は、前記気化燃料タンク内の圧力が当該タンクの耐圧以上となった場合に、前記気化燃料供給弁を開弁する圧力解放制御手段を備える。

第１３の発明は、前記燃料としてアルコール燃料を用いる構成としている。

第１の発明によれば、タンク内燃料供給手段は、内燃機関の運転中に燃料タンク内の燃料を気化燃料タンク内に供給することができ、この燃料により気化燃料を生成することができる。気化燃料タンクは、タンク内で生じる自然減圧を利用して、機関停止後の冷間時にも、気化燃料の少なくとも一部を気相状態に保持することができる。そして、気化燃料供給弁は、機関始動時に開弁することにより、気化燃料タンクに蓄えられていた気化燃料を吸気通路に供給することができる。従って、始動時に気化燃料を生成する場合と比較して、非常に短い時間で気化燃料を筒内に供給することができる。これにより、気化燃料を生成し難い低温始動時でも、エンジンを即座に始動させることができ、始動性を向上させることができる。

第２の発明によれば、生成制御手段は、内燃機関の運転中に気化燃料供給弁を閉弁した状態でタンク内燃料供給手段を駆動し、気化燃料タンク内に気化燃料を生成することができる。また、供給制御手段は、機関始動時に気化燃料供給弁を開弁し、気化燃料タンク内の気化燃料を吸気通路に供給することができる。

第３の発明によれば、生成制御手段は、気化燃料タンク内の温度が所定の判定温度を超えている場合に、タンク内燃料供給手段によって気化燃料タンク内に燃料を供給することができる。これにより、燃料が気化し易い高温時に気化燃料を効率よく生成することができ、低温時に無駄な燃料供給が行われるのを回避することができる。

第４の発明によれば、供給制御手段は、始動時の機関温度が所定の判定温度よりも低い場合に、気化燃料供給弁を開弁することができる。これにより、気化燃料が必要となる低温始動時に限って、気化燃料を効率よく使用することができる。また、高温時での始動時に気化燃料が無駄に使用されるのを回避することができる。

第５の発明によれば、燃料形態切換手段は、始動時の１サイクル目の燃焼時に気化燃料を供給し、低温状態でも気化燃料を確実に燃焼させることができる。また、２サイクル目以降の燃焼時には、初回の燃焼により温度が上昇した筒内に対して噴射燃料を供給し、噴射燃料を円滑に気化させることができる。これにより、気化燃料の使用量を節減しながら、連続燃焼を安定的に実現することができ、始動性を確保することができる。

第６の発明によれば、大気導入弁は、気化燃料供給弁と一緒に開，閉し、開弁時には気化燃料タンク内に大気を導入することができる。これにより、気化燃料の供給時には、気化燃料タンクから気化燃料が流出した分だけ、大気導入弁から気化燃料タンク内に空気を流入させることができる。従って、気化燃料供給弁と大気導入弁とを連動させることにより、気化燃料の供給をスムーズに行うことができる。

第７の発明によれば、開弁順序切換手段は、気化燃料タンク内の圧力と大気圧との大小関係に基いて気化燃料供給弁と大気導入弁の開弁順序を切換えることができる。これにより、気化燃料の供給時には、タンク内の気化燃料が大気導入弁から大気中に流出したり、吸気通路から気化燃料供給弁を介してタンク内に空気が逆流するのを防止することができる。従って、気化燃料の流れを適切に制御することができる。

第８の発明によれば、圧力解放機構は、気化燃料タンク内の圧力が所定の作動圧を超えたときに当該圧力を外部に解放することができる。これにより、気化燃料タンク内に供給された燃料は、タンク内の空気を圧力解放機構から外部に追い出しつつ、速やかに気化することができる。従って、気化燃料タンク内の空気圧により燃料の気化が抑制されるのを回避し、気化燃料の生成を促進することができる。また、タンク内で空気が占めるデッドボリュームを排除し、気化燃料の密度を高めることができる。従って、多量の気化燃料を効率よく生成し、コンパクトに蓄えることができる。さらに、圧力解放機構によれば、気化燃料タンクが密閉された状態において、タンク内の圧力が過大となるのを防止する安全弁としての機能も実現することができる。

第９の発明によれば、気化燃料の生成時には、加熱手段によって加熱された気化燃料タンク内に燃料を供給し、燃料の気化を促進することができる。また、加熱により燃料の飽和蒸気圧を高くすることができるので、タンク内での燃料の蒸気密度を上昇させることができる。これにより、気化燃料タンクに蓄えられる気化燃料の量を増やしたり、タンクの容積を小型化することができる。

第１０の発明によれば、燃料供給量算出手段は、燃料の飽和蒸気圧、気化燃料タンク内の温度及び容積に基いて、気化燃料タンクに供給すべき燃料の供給量を算出することができる。飽和蒸気圧は、燃料を可能な限り気化させた状態での蒸気圧であるから、上記方法により算出された量の燃料を供給すれば、気化燃料タンク内に最大量の気化燃料を生成することができる。従って、タンクの容積を有効に活用することができる。

第１１の発明によれば、制限手段は、気化燃料タンクの耐圧よりも大きな飽和蒸気圧に基いて燃料の供給量が算出されるのを制限することができる。これにより、気化燃料タンクの耐圧に応じて許容される範囲内で、最大量の気化燃料を生成して蓄えることができ、気化燃料タンクを保護しつつ、タンクの容積を有効に活用することができる。

第１２の発明によれば、圧力解放制御手段は、気化燃料タンク内の圧力がタンクの耐圧以上となった場合に、気化燃料供給弁を開弁することができる。これにより、気化燃料タンク内の圧力が想定以上に上昇した場合でも、この圧力を確実に逃がすことができ、気化燃料タンクを保護することができる。

第１３の発明によれば、低温時に気化し難いアルコール燃料を用いる場合でも、内燃機関の運転中に蓄えておいた気化燃料を始動時に供給することにより、始動性を向上させることができる。

本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。 本発明の実施の形態１におけるシステムの制御系統を示す構成図である。 本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２のシステム構成を説明するための全体構成図である。 本発明の実施の形態３のシステム構成を説明するための全体構成図である。 本発明の実施の形態４のシステム構成を説明するための全体構成図である。 本発明の実施の形態５において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態６において、燃料中のアルコール濃度、タンク内温度及び飽和蒸気圧の関係を示す特性線図である。 本発明の実施の形態６において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態７において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態８において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態８において、図１２に示す制御の第１の変形例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態８において、図１２に示す制御の第２の変形例を示すフローチャートである。

実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図４を参照しつつ、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、例えばＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）に搭載される内燃機関としてのエンジン１０を備えている。なお、図１には、４気筒を備えた多気筒エンジンを例示したが、本発明の内燃機関は、４気筒に限定されるものではない。エンジン１０は、各気筒に吸入空気を吸込む吸気通路１２と、各気筒から排気ガスが排出される排気通路１４とを備えている。

吸気通路１２には、上流側から順にエアクリーナ１６、スロットルバルブ１８及びサージタンク２０が設けられている。スロットルバルブ１８は、吸入空気量を調整するもので、電子制御式のバルブにより構成されている。サージタンク２０は、吸気通路１２の途中に一定の広がりをもつ空間を形成し、吸気脈動を減衰させる機能を備えている。そして、サージタンク２０の下流側は、複数の吸気管（吸気マニホールド）２２を介して各気筒の吸気ポート２４に接続されている。なお、サージタンク２０、吸気マニホールド２２及び吸気ポート２４は、吸気通路１２の一部を構成している。また、エンジン１０の各気筒には、吸気ポート２４に燃料を噴射する吸気ポート噴射弁２６と、燃焼室内（筒内）に燃料を直接噴射する筒内噴射弁２８とが設けられると共に、気化燃料に点火する点火プラグ３０（図２参照）と、図示しない吸気弁及び排気弁とがそれぞれ設けられている。噴射弁２６，２８には、燃料タンク３２内に液化状態で貯留されたアルコール燃料が供給される。

次に、エンジン１０に搭載された燃料気化系統について説明する。本実施の形態の燃料気化系統は、エンジンの運転中に生成した気化燃料をタンクに蓄えておき、この気化燃料を次回の始動時に使用することを特徴としている。そして、燃料気化系統は、以下に述べる気化燃料タンク３４、タンク内噴射弁３６、気化燃料供給弁３８、大気導入弁４０、リリーフ弁４２等を備えている。

気化燃料タンク３４は、密閉構造を有する耐圧容器として形成され、燃料タンク３２内のアルコール燃料が気化した気化燃料を蓄えるように構成されている。また、気化燃料タンク３４は、例えばエンジンルーム内において、エンジン１０から熱が伝導し易い位置に設置されている。タンク内噴射弁３６は、燃料タンク３２に貯留された燃料を気化燃料タンク３４内に噴射（供給）するもので、本実施の形態のタンク内燃料供給手段を構成している。タンク内噴射弁３６は、例えば噴射弁２６，２８と同様の一般的な燃料噴射弁により構成され、その燃料噴射量は制御信号に応じて制御される。タンク内噴射弁３６から噴射された燃料は、気化燃料タンク３４内で気化することにより気化燃料となる。

気化燃料タンク３４は、スロットルバルブ１８の下流側でサージタンク２０と接続されている。この接続部には、常閉（ノーマル・クローズ）の電磁弁等により構成された気化燃料供給弁３８が設けられている。気化燃料供給弁３８の閉弁時には、気化燃料タンク３４とサージタンク２０との間が遮断され、気化燃料タンク３４内に気化燃料を蓄えることが可能となる。また、気化燃料供給弁３８の開弁時には、前記タンク２０，３４が相互に連通され、気化燃料タンク３４に蓄えられた気化燃料がサージタンク２０に供給される。

また、気化燃料タンク３４には、タンク内部と外部空間とを連通可能な位置に大気導入弁４０が設けられている。大気導入弁４０は常閉の電磁弁等により構成され、開弁時には気化燃料タンク３４を大気解放するようになっている。気化燃料の供給時には、気化燃料供給弁３８と大気導入弁４０とが多少の時間差をもって一緒に開弁され、気化燃料を供給した分だけ大気導入弁４０から気化燃料タンク３４内に大気が導入される。なお、これらの弁３８，４０は、気化燃料の供給時を除いて閉弁状態に保持される。また、大気導入弁４０は、エアクリーナ１６とスロットルバルブ１８との間で吸気通路１２に接続されている。このため、大気導入弁４０の開弁時には、エアクリーナ１６より清浄化され、かつ吸気負圧の影響を受けない空気が気化燃料タンク３４に導入される。

さらに、気化燃料タンク３４には、例えばチェック弁、リード弁等により構成された常閉のリリーフ弁４２が設けられている。リリーフ弁４２は、気化燃料タンク３４内の圧力が所定の作動圧を超えたときに、この圧力を外部（例えば、吸気通路１２）に解放するもので、本実施の形態の圧力解放機構を構成している。これにより、リリーフ弁４２は、気化燃料タンク３４内に噴射された燃料が気化するときに、タンク内の空気を外部に逃がす機能を備えている。また、リリーフ弁４２は、気化燃料タンク３４が密閉された状態において、タンク内の圧力が過大となるのを防止する安全弁としての機能も備えている。

また、本実施の形態では、リリーフ弁４２の作動圧を、例えば大気圧程度の圧力か、または大気圧よりも数十ｋＰａ程度高い圧力に設定している。この設定は、例えば気化燃料タンク３４が常温程度かそれよりも少し高い温度に保持され、燃料の飽和蒸気圧がこの温度領域に対応した圧力となることを前提としている。従って、加熱等の手段により燃料の飽和蒸気圧を高める場合には、これに対応してリリーフ弁４２の作動圧を高くするのが好ましい。なお、この点については、実施の形態２で詳細に説明する。

次に、図２を参照して、エンジン１０の制御系統について説明する。図２は、本発明の実施の形態１におけるシステムの制御系統を示す構成図である。図２に示すように、本実施の形態のシステムは、複数のセンサ４４〜５６を含むセンサ系統と、エンジン１０の運転状態を制御するＥＣＵ(Electronic Control Unit)６０とを備えている。まず、センサ系統について説明すると、クランク角センサ４４は、エンジン１０のクランク軸の回転に同期した信号を出力するもので、ＥＣＵ６０は、この出力に基いてエンジン回転数及びクランク角を検出することができる。また、エアフローセンサ４６は吸入空気量を検出し、水温センサ４８はエンジン冷却水の温度を検出する。

吸気圧センサ５０は、例えばサージタンク２０の位置で吸入空気の圧力を検出するもので、ＥＣＵ６０は、吸気圧センサ５０の出力に基いてサージタンク２０内の圧力を検出することができる。また、タンク圧センサ５２は気化燃料タンク３４内の圧力を検出し、タンク温度センサ５４は気化燃料タンク３４内の温度を検出する。さらに、燃料性状センサ５６は、燃料の性状として、燃料中のアルコール濃度を検出するものである。

センサ系統には、上記センサ４４〜５６の他にも、車両やエンジンの制御に必要な各種のセンサ（例えば排気空燃比を検出する空燃比センサ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ等）が含まれており、これらのセンサはＥＣＵ６０の入力側に接続されている。なお、本発明は、必ずしもタンク温度センサ５４を必要とするものではなく、例えばタンク温度センサ５４を使用せず、エンジンの温度や運転履歴、気化燃料タンク３４への熱伝導特性等に基いてタンク内温度を推定する構成としてもよい。

一方、ＥＣＵ６０の出力側には、スロットルバルブ１８、噴射弁２６，２８，３６、点火プラグ３０、気化燃料供給弁３８、大気導入弁４０等を含む各種のアクチュエータが接続されている。そして、ＥＣＵ６０は、センサ系統によりエンジンの運転情報を検出し、その検出結果に基いて各アクチュエータを駆動することにより、運転制御を行う。具体的には、クランク角センサ４４の出力に基いてエンジン回転数とクランク角とを検出し、エアフローセンサ４６により吸入空気量を検出する。また、以下に述べる通常の燃料噴射制御を実行しつつ、クランク角に基いて点火時期を決定し、点火プラグ３０を駆動する。

通常の燃料噴射制御は、後述の気化燃料供給制御が実行される場合を除いて、エンジンの運転中に実行されるもので、始動時噴射制御を含んでいる。通常の燃料噴射制御では、吸入空気量、エンジン回転数、エンジン冷却水の温度等に基いて燃料噴射量を算出し、クランク角に基いて燃料噴射時期を決定した後に、噴射弁２６，２８を駆動する。このとき、吸気ポート噴射弁２６の噴射量と筒内噴射弁２８の噴射量との比率は、燃料の性状や運転状態に応じて可変に設定される。さらに、ＥＣＵ６０は、上述した燃料気化系統に関連する制御として、以下に述べる気化燃料生成制御と、気化燃料供給制御とを実行する。

［実施の形態１の動作］
（気化燃料生成制御）
気化燃料生成制御は、エンジン１０の運転中（好ましくは、暖機終了後の運転中）に、気化燃料タンク３４内で燃料を気化させ、気化燃料を生成するものである。具体的に述べると、気化燃料生成制御では、気化燃料供給弁３８と大気導入弁４０とを閉弁した状態で、タンク内噴射弁３６から燃料を噴射する。噴射された燃料は、タンク内の空気をリリーフ弁４２から追い出しつつ、速やかに気化して気化燃料となる。この結果、気化燃料タンク３４内には、最終的に気化燃料が充満した状態となる。従って、リリーフ弁４２によれば、タンク内の空気圧により燃料の気化が抑制されるのを回避し、気化燃料の生成を促進することができる。また、タンク内で空気が占めるデッドボリュームを排除し、気化燃料の密度を高めることができる。これにより、多量の気化燃料を効率よく生成し、コンパクトに蓄えることができる。

また、気化燃料生成制御は、気化燃料タンク３４内の温度（タンク内温度）Ｔが所定の燃料噴射判定温度Ｔ1を超えている場合にのみ実行する構成としてもよい。ここで、燃料噴射判定温度Ｔ1とは、気化燃料を生成し得る温度の下限値に対応して設定されるもので、タンク内での燃料噴射を許可するための判定温度である。タンク内温度Ｔが燃料噴射判定温度Ｔ1よりも高い場合には、アルコール燃料が気化するのに十分な温度状態であるから、気化燃料生成制御を実行する。一方、タンク内温度Ｔが燃料噴射判定温度Ｔ1以下の場合には、燃料の揮発性が低いので、気化燃料を効率よく生成することができない。そこで、この場合には、気化燃料タンク３４内での燃料噴射を禁止し、気化燃料生成制御を停止する。

上記構成によれば、高温時に気化燃料を効率よく生成することができ、低温時に無駄な燃料噴射が行われるのを回避することができる。なお、燃料噴射判定温度Ｔ1を適切に設定することにより、例えばエンジンの暖機がある程度進んだ時点で気化燃料生成制御を実行する構成とすれば、エンジンから伝わる熱により気化燃料タンク３４が暖められているので、タンク内に噴射した燃料を効率よく気化させることができる。

また、アルコール燃料の揮発性は、燃料の性状によっても変化する。そこで、燃料噴射判定温度Ｔ1は、燃料の性状に応じて可変に設定する構成としてもよい。具体的には、燃料中のアルコール濃度が高いほど、燃料噴射判定温度Ｔ1を高い温度に設定する。つまり、アルコール濃度が高い場合には、燃料が気化し難くなるので、その分だけ高い温度領域で燃料噴射を行うようにする。これにより、燃料中のアルコール濃度が変動する場合でも、これに対応して気化燃料を常に効率よく生成することができる。

上述した気化燃料生成制御により、気化燃料タンク３４内には、エンジンの運転中に気化燃料を蓄えることができる。そして、気化燃料タンク３４は、タンク内で生じる自然減圧を利用して、エンジン停止後の冷間時にも、気化燃料の少なくとも一部を気相状態に保持することができる。このため、エンジンの再始動時には、気化燃料供給制御によりタンク内の気化燃料を筒内に速やかに供給し、始動性を向上させることができる。

（気化燃料供給制御）
気化燃料供給制御は、エンジンの始動時に気化燃料供給弁３８と大気導入弁４０とを開弁し、気化燃料タンク３４内に蓄えられていた気化燃料をサージタンク２０に供給するものである。具体的に述べると、サージタンク２０内には、始動時のクランキングにより吸気負圧が生じているので、気化燃料供給弁３８が開弁すると、この吸気負圧により気化燃料タンク３４内の気化燃料がサージタンク２０に供給される。そして、サージタンク２０内に供給された気化燃料は、吸気ポート２４を介して筒内に流入し、筒内で点火されて燃焼する。これにより、始動時に気化燃料を生成する場合と比較して、非常に短い時間で気化燃料を筒内に供給することができ、気化燃料を生成し難い低温始動時でも、エンジンを即座に始動させることができる。

また、上述した気化燃料の供給時において、気化燃料タンク３４内には、気化燃料が流出した分だけ大気導入弁４０から空気が流入する。従って、気化燃料供給弁３８と大気導入弁４０とを連動させることにより、気化燃料の供給をスムーズに行うことができる。また、気化燃料の供給先をサージタンク２０とすることにより、一定の容積をもつサージタンク２０内で気化燃料と空気とを混合させ、良質な混合気を生成することができる。なお、気化燃料タンク３４内の気化燃料をスムーズに流出させるためには、サージタンク２０内に十分な吸気負圧を生じさせる必要があるので、スロットルバルブ１８は閉弁状態に保持しておくのが好ましい。

また、気化燃料供給制御は、始動時の機関温度が所定の気化燃料供給判定温度よりも低い場合にのみ実行する構成としてもよい。気化燃料供給判定温度とは、気化燃料を必要とする機関温度の上限値に対応して設定されるもので、気化燃料の供給を許可するための判定温度である。始動時の機関温度が気化燃料供給判定温度よりも低い場合には、吸気ポート噴射や筒内噴射では噴射燃料が気化し難く、気化燃料を使用しないと始動が難しいので、気化燃料供給制御を実行する。一方、始動時の機関温度が気化燃料供給判定温度以上である場合には、吸気ポート噴射や筒内噴射でも噴射燃料が気化するので、気化燃料を使用する必要がない。そこで、この場合には、気化燃料供給制御を実行せず、通常の始動時噴射制御により始動を行う。

また、機関温度とは、エンジンの温度状態が反映される各種の温度パラメータを含むものであり、一例を挙げれば、エンジン冷却水の温度、潤滑油の温度、エンジン本体（エンジンブロック等）の温度などである。本実施の形態では、機関温度の一例として、エンジン冷却水の温度（エンジン水温）を用いるものとし、始動時のエンジン水温が所定の気化燃料供給判定温度ethw1よりも低い場合にのみ、気化燃料供給弁３８を開弁する構成としている。これにより、気化燃料が必要となる低温始動時に限って、気化燃料を効率よく使用することができる。また、高温時での始動時に気化燃料が無駄に使用されるのを回避することができる。

また、燃料中のアルコール濃度が高い場合には、噴射燃料の揮発性が低下するため、その分だけ高い温度領域で気化燃料を供給するのが好ましい。即ち、燃料中のアルコール濃度が高いほど、気化燃料供給判定温度を高い温度に設定する構成としてもよい。これにより、気化燃料を使用する温度領域を燃料中のアルコール濃度に応じて適切に設定することができ、始動性を安定的に確保することができる。

さらに、気化燃料の供給時には、気化燃料供給弁３８と大気導入弁４０とを一緒に開弁するが、これらの開弁順序は、気化燃料タンク３４内の圧力（タンク内圧力）と大気圧との大小関係に基いて可変に設定するのが好ましい。詳しく述べると、まず、タンク内圧力Ｐが大気圧Ｐ0よりも大きい場合には、大気導入弁４０を開弁すると、気化燃料が大気中に流出する虞れがある。従って、この場合には、まず、気化燃料供給弁３８を開弁し、気化燃料がサージタンク２０側に流出してタンク内圧力が低下してから、大気導入弁４０を開弁する。

一方、タンク内圧力Ｐが大気圧Ｐ0以下である場合には、タンク内圧力Ｐがサージタンク２０側の圧力よりも低い可能性があり、この状態で気化燃料供給弁３８を開弁すると、サージタンク２０から気化燃料タンク３４内に空気が逆流する虞れがある。従って、この場合には、まず、大気導入弁４０を開弁し、タンク内圧力Ｐをほぼ大気圧に上昇させてから、気化燃料供給弁３８を開弁する。上記構成によれば、気化燃料が大気中に流出したり、気化燃料タンク３４内に空気が流入するのを防止することができる。従って、気化燃料供給弁３８と大気導入弁４０とを一緒に開弁する場合でも、これらの開弁順序に応じて気化燃料の流れを適切に制御することができる。

［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
次に、図３及び図４を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。まず、図３は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される気化燃料生成制御を示すフローチャートである。図３に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰り返し実行されるものとする。

図３に示すルーチンでは、まず、燃料性状センサ５６の出力に基いて燃料中のアルコール濃度を検出する（ステップ１００）。そして、アルコール濃度の検出値に基いて燃料噴射判定温度Ｔ1を算出する（ステップ１０２）。ＥＣＵ６０には、燃料中のアルコール濃度が高くなるにつれて燃料噴射判定温度Ｔ1を高い温度に設定するためのマップデータが予め記憶されている。このマップデータを参照することにより、燃料噴射判定温度Ｔ1を算出することができる。

次の処理では、タンク温度センサ５４により気化燃料タンク３４内の温度Ｔを検出し（ステップ１０４）、このタンク内温度Ｔが燃料噴射判定温度Ｔ1よりも大きいか否かを判定する（ステップ１０６）。そして、ステップ１０６の判定成立時には、気化燃料タンク３４内に噴射する燃料の噴射量を算出し、気化燃料供給弁３８と大気導入弁４０とを閉弁した状態でタンク内噴射弁３６を駆動する（ステップ１０８）。これにより、タンク内噴射弁３６から気化燃料タンク３４内に燃料が噴射される。なお、タンク内噴射弁３６の燃料噴射量は、例えば燃料の飽和蒸気圧、タンク内温度Ｔ、気化燃料タンク３４の容積等に基いて算出される。この算出方法の例については、実施の形態６等で詳細に説明する。

次に、図４は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される気化燃料供給制御を示すフローチャートである。図４に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰り返し実行されるものとする。そして、このルーチンでは、まず、イグニッションスイッチ（ＩＧＳＷ）がＯＮになったか否かを判定し（ステップ２００）、判定成立時には、燃料中のアルコール濃度を検出する（ステップ２０２）。また、水温センサ４８の出力に基いて始動時のエンジン水温を検出する（ステップ２０４）。

次に、スタータスイッチがＯＮになったか否かを判定し（ステップ２０６）、判定成立時には、スタータモータ等を駆動するクランキングを実行しつつ、気筒判別処理を行う（ステップ２０８）。そして、気筒判別処理が終了したか否かを判定し（ステップ２１０）、この判定成立時には、始動時のエンジン水温が気化燃料供給判定温度ethw1未満であるか否かを判定する（ステップ２１２）。ステップ２１２の処理を具体的に説明すると、まず、燃料中のアルコール濃度に基いて気化燃料供給判定温度ethw1を算出する。ＥＣＵ６０には、燃料中のアルコール濃度が高くなるにつれて気化燃料供給判定温度ethw1を高い温度に設定するためのマップデータが予め記憶されている。このマップデータを参照することにより、気化燃料供給判定温度ethw1を算出することができる。そして、この気化燃料供給判定温度ethw1とエンジン水温とを比較するものである。

ステップ２１２の判定が成立した場合には、気化燃料を供給する必要があるので、ステップ２１４〜２２６の処理を行う。この処理は、前述したように、タンク内圧力Ｐと大気圧Ｐ0との大小関係に基いて気化燃料供給弁３８と大気導入弁４０の開弁順序を切換えつつ、サージタンク２０に気化燃料を供給するものである。具体的に述べると、まず、タンク内圧力Ｐが大気圧Ｐ0よりも大きいか否かを判定し（ステップ２１４）、この判定成立時には、気化燃料供給弁３８を開弁してから大気導入弁４０を開弁し、始動に十分な量の気化燃料が供給された時点で２つの弁３８，４０を閉弁する（ステップ２１６〜２２０）。また、ステップ２１４の判定が不成立の場合には、大気導入弁４０を開弁してから気化燃料供給弁３８を開弁し、その後に２つの弁３８，４０を閉弁する（ステップ２２２〜２２６）。これにより、気化燃料タンク３４からサージタンク２０、吸気ポート２４等を介して筒内に気化燃料が供給される。

一方、ステップ２１２の判定が不成立の場合には、気化燃料を供給する必要がないので、通常の始動時噴射制御を実行し、吸気ポート噴射弁２６及び筒内噴射弁２８から燃料を噴射する（ステップ２２８）。

なお、前記実施の形態１では、図３中に示すステップ１００〜１０８が請求項２における生成制御手段の具体例を示し、このうちステップ１０６は、請求項３における生成制御手段の具体例を示している。また、図４中に示すステップ２００〜２２６は、請求項２における供給制御手段の具体例を示し、このうちステップ２１２は、請求項４における供給制御手段の具体例を示している。また、ステップ２１４〜２２６は、請求項７における開弁順序切換手段の具体例を示している。

実施の形態２．
次に、図５を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態は、気化燃料タンクを加熱する加熱手段を備えており、この点を特徴としている。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

［実施の形態２の特徴］
図５は、本発明の実施の形態２のシステム構成を説明するための全体構成図である。この図に示すように、本実施の形態では、エンジン１０の冷却配管７０が気化燃料タンク３４に設置されている。冷却配管７０は、例えばエンジン本体、ラジエータ、車両の空調装置（ヒータ）等の機器間にエンジン冷却水（ＬＬＣ）を循環させるもので、本実施の形態では、エンジン冷却水が気化燃料タンク３４にも循環するように構成されている。これにより、冷却配管７０は、エンジン１０で発生する熱を用いて気化燃料タンク３４を加熱する加熱手段を構成している。なお、本発明において、加熱手段は、必ずしもエンジンの熱を利用する必要はなく、例えば電気式のヒータ等であってもよい。

このように構成される本実施の形態でも、実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態によれば、エンジンの運転中には、高温となったエンジン冷却水により気化燃料タンク３４を積極的に加熱することができる。これにより、気化燃料の生成時には、エンジンで発生する熱を利用して燃料の気化潜熱分のエネルギーを容易に供給することができ、燃料の気化を促進することができる。また、エンジンの熱を利用することにより、加熱時に電力等の余分なエネルギを必要としないので、運転効率を高めることができる。

また、気化燃料タンク３４内に蓄えることが可能な気化燃料の最大量は、燃料の飽和蒸気圧によって制限される。しかし、本実施の形態のように、気化燃料タンク３４を加熱すれば、燃料の飽和蒸気圧を高くして、タンク内での燃料の蒸気密度を上昇させることができる。これにより、気化燃料タンク３４の容積が一定でも、多量の気化燃料を蓄えることができる。換言すれば、一定量の気化燃料を蓄える気化燃料タンク３４の容積を小型化することができる。また、この効果を発揮するためには、想定される気化燃料の蒸気圧に応じてリリーフ弁４２の作動圧を高く設定するのが好ましい。これにより、高圧の気化燃料をタンク内に安定的に保持することができる。

実施の形態３．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態２と異なる加熱手段を備えており、この点を特徴としている。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

［実施の形態３の特徴］
図６は、本発明の実施の形態３のシステム構成を説明するための全体構成図である。この図に示すように、本実施の形態では、エンジン１０の排気通路１４と気化燃料タンク３４との間にヒートパイプ８０を設けている。ヒートパイプ８０は、エンジン１０で発生する熱を用いて気化燃料タンク３４を加熱する加熱手段を構成している。詳しく述べると、ヒートパイプ８０は、例えば金属等の熱伝導性が高い材料により形成されたパイプと、このパイプ内に封入された揮発性の液体（作動液）とを備えている。そして、作動液は、パイプ内を循環しつつ、排気通路１４の位置で排気熱を吸収して蒸発する動作と、気化燃料タンク３４の位置で熱を放出して液化する動作とを繰返すように構成されている。なお、本発明において、ヒートパイプは、必ずしも作動液を備える必要はなく、例えば作動液が封入されていないパイプ材だけで熱伝導を行う構造のものでもよい。

このように構成される本実施の形態でも、実施の形態１，２とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、ヒートパイプ８０の作動液を媒体として、エンジンの排気熱により気化燃料タンク３４を積極的に加熱することができる。これにより、エンジン冷却水を利用する場合と比較して気化燃料タンク３４の温度を高くすることができる。従って、燃料の蒸気密度を更に高くすることができ、実施の形態２の効果をより顕著に発揮することができる。

実施の形態４．
次に、図７を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態は、リリーフ弁を省略する構成としており、この点を特徴としている。なお、本実施の形態では、前記実施の形態２と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

［実施の形態４の特徴］
図７は、本発明の実施の形態４のシステム構成を説明するための全体構成図である。この図に示すように、本実施の形態では、例えば実施の形態２においてリリーフ弁４２を省略した構成を採用している。このため、ＥＣＵ６０は、大気導入弁４０を制御してリリーフ弁４２の機能を実現する。即ち、ＥＣＵ６０は、気化燃料タンク３４内の気化燃料をサージタンク２０に供給する場合、及び気化燃料タンク３４内の圧力がタンクの耐圧以上となった場合に、大気導入弁４０を開弁するものである。

このように構成される本実施の形態でも、実施の形態１，２とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、リリーフ弁４２を省略することができるので、システムの部品点数を削減してコストダウンを図ることができる。

実施の形態５．
次に、図８を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態１とほぼ同様の構成及び制御（図１、図２、図３）を採用しているものの、気化燃料供給制御において、始動時の１サイクル目の燃焼時にのみ気化燃料を使用することを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

［実施の形態５の特徴］
冷間始動時において、気筒判別処理が終了してから初回（１サイクル目）の燃焼時には、燃焼室の温度が低いので、気化燃料を供給する必要がある。しかし、２サイクル目以降の燃焼時には、初回燃焼時に発生した熱により燃焼室の温度が上昇しているので、燃料が気化し易くなる。このため、本実施の形態では、始動時の１サイクル目の燃焼時にのみ気化燃料を供給し、２サイクル目以降の燃焼時には、筒内噴射弁２８から燃料を噴射する構成としている。なお、２サイクル目以降の燃焼時には、必要に応じて吸気ポート噴射弁２６からの燃料噴射を併用する構成としてもよい。

［実施の形態５を実現するための具体的な処理］
次に、図８を参照しつつ、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図８は、本発明の実施の形態５において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、前記実施の形態１の図４に示すルーチンに代えて、エンジンの運転中に繰り返し実行されるものとする。

図８に示すルーチンでは、まず、ステップ３００〜３１０において、前記図４中に示すステップ２００〜２１０と同様の処理を実行する。そして、気筒判別処理が終了すると、各気筒で１サイクル目の燃焼が行われるので、１サイクル目の気化燃料供給制御を実行する（ステップ３１２）。具体的に述べると、ステップ３１２では、図４中に示すステップ２１２〜２２８と同様の処理を実行する。

次の処理では、１サイクル目終了気筒判定処理を実行する（ステップ３１４）。この判定処理は、全ての気筒において１サイクル目の燃焼行程が終了したか否かを判定するものである。ステップ３１４の判定が不成立の場合には、まだ最初の燃焼行程を迎えていない気筒が存在するので、気化燃料供給制御を続行する。また、ステップ３１４の判定が成立した場合には、気化燃料供給制御を終了し、２サイクル目以降の筒内噴射制御を実行する（ステップ３１６）。

このように構成される本実施の形態でも、実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、１サイクル目の燃焼時には、低温状態でも気化燃料を確実に燃焼させることができる。また、２サイクル目以降の燃焼時には、初回の燃焼により温度が上昇した筒内に燃料を直接噴射し、噴射燃料を円滑に気化させることができる。これにより、気化燃料の使用量を節減しながら、連続燃焼を安定的に実現することができ、始動性を確保することができる。なお、前記実施の形態５では、図８中のステップ３１２〜３１６が請求項５における燃料形態切換手段の具体例を示している。

実施の形態６．
次に、図９及び図１０を参照して、本発明の実施の形態６について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態１とほぼ同様の構成及び制御（図１、図２、図４）を採用しているものの、気化燃料生成制御において、燃料の噴射量を飽和蒸気圧に基いて算出することを特徴としている。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

［実施の形態６の特徴］
気化燃料タンク３４の容積を有効に活用するためには、タンク内に最大量の気化燃料を蓄えるのが好ましい。しかし、タンク内に過剰な燃料を噴射した場合には、噴射燃料が気化せずに残ったり、生成された気化燃料の圧力がタンクの耐圧を超える虞れがある。このため、本実施の形態では、まず、燃料中のアルコール濃度と、タンク内温度Ｔとに基いて燃料の飽和蒸気圧Ｐgを算出する。そして、飽和蒸気圧Ｐgと、タンク内温度Ｔと、気化燃料タンク３４の容積とに基いて、タンク内に噴射すべき最適な燃料噴射量（燃料の供給量）Ｑを算出する。

飽和蒸気圧Ｐgは、燃料を可能な限り気化させた状態での蒸気圧であるから、上記算出方法に基いて燃料噴射量Ｑを算出し、この噴射量分だけ気化燃料タンク３４内に燃料を噴射すれば、タンク内に最大量の気化燃料を生成することができる。また、上記算出方法について具体的に説明すると、まず、ＥＣＵ６０には、図９に示すマップデータが予め記憶されている。図９は、本発明の実施の形態６において、燃料中のアルコール濃度、タンク内温度及び飽和蒸気圧の関係を示す特性線図である。従って、ＥＣＵ６０は、このマップデータを参照することにより、任意のアルコール濃度及びタンク内温度における燃料の飽和蒸気圧Ｐgを算出することができる。

また、ＥＣＵ６０には、飽和蒸気圧Ｐgと、タンク内温度Ｔと、気化燃料タンク３４の容積とに基いて燃料噴射量Ｑを算出するためのマップデータも予め記憶されている。この噴射量算出用マップデータは、実験等により容易に求めることができる。また、タンクの容積は設計時に定められる一定値なので、ＥＣＵに予め記憶させておくか、噴射量算出用マップデータに予め反映させておけばよい。ＥＣＵ６０は、噴射量算出用マップデータを参照することにより、任意の飽和蒸気圧Ｐg及びタンク内温度Ｔにおける最適な燃料噴射量Ｑを算出することができる。

一方、このように算出された燃料噴射量Ｑは理論上の最適値であり、実用上においては、生成された気化燃料の蒸気圧が気化燃料タンク３４の耐圧Ｐtmax以下となることが要求される。このため、本実施の形態では、燃料噴射量Ｑの算出処理において、気化燃料タンク３４の耐圧よりも大きな飽和蒸気圧Ｐgに基いて噴射量が算出されるのを制限する構成としている。具体的に説明すると、ＥＣＵ６０は、燃料噴射量Ｑを算出するときに、飽和蒸気圧Ｐgの算出値とタンクの耐圧Ｐtmaxのうち小さい方の値と、タンク内温度Ｔと、気化燃料タンク３４の容積とに基いて、噴射量算出用マップデータを参照する。

一例を挙げれば、図９中に示す燃料噴射タイミングで燃料噴射量Ｑを算出する場合において、アルコール濃度Ａの燃料では、飽和蒸気圧Ｐgがタンクの耐圧Ｐtmaxを超えているので、耐圧Ｐtmaxに基いて噴射量を算出することになる。これに対し、アルコール濃度Ｂの燃料では、飽和蒸気圧Ｐgが耐圧Ｐtmax未満であるから、飽和蒸気圧Ｐgに基いて噴射量を算出することになる。この構成によれば、噴射量Ｑ分の燃料が全て気化しても、その蒸気圧をタンクの耐圧Ｐtmax以下に保持することができる。

［実施の形態６を実現するための具体的な処理］
次に、図１０を参照しつつ、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図１０は、本発明の実施の形態６において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、前記実施の形態１の図３に示すルーチンに代えて、エンジンの運転中に繰り返し実行されるものとする。

図１０に示すルーチンでは、まず、ステップ４００〜４０６において、前記図３中に示すステップ１００〜１０６と同様の処理を実行する。次に、燃料中のアルコール濃度とタンク内温度Ｔとに基いて図９のマップデータを参照し、飽和蒸気圧Ｐgを算出する（ステップ４０８）。そして、飽和蒸気圧Ｐgが気化燃料タンク３４の耐圧Ｐtmax以上であるか否かを判定する（ステップ４１０）。なお、耐圧Ｐtmaxの値は、ＥＣＵ６０に予め記憶されている。ステップ４１０の判定が成立した場合には、飽和蒸気圧Ｐgを用いて燃料噴射量を算出することができないので、耐圧Ｐtmaxと、タンク内温度Ｔと、タンク容積とに基いて噴射量算出用マップデータを参照し、燃料噴射量Ｑを算出する（ステップ４１２）。

また、ステップ４１０の判定が不成立の場合には、飽和蒸気圧Ｐgと、タンク内温度Ｔと、タンク容積とに基いて噴射量算出用マップデータを参照し、燃料噴射量Ｑを算出する（ステップ４１４）。そして、ステップ４１２，４１４の何れかで算出された燃料噴射量Ｑに基いて、気化燃料タンク３４内に燃料を噴射する（ステップ４１６）。

このように構成される本実施の形態でも、実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、気化燃料タンク３４の耐圧Ｐtmaxに応じて許容される範囲内で、最大量の気化燃料を生成して蓄えることができ、気化燃料タンク３４を保護しつつ、タンクの容積を有効に活用することができる。

なお、前記実施の形態６では、図１０中のステップ４０８が請求項１０における飽和蒸気圧算出手段の具体例を示し、ステップ４１４が燃料供給量算出手段の具体例を示している。また、ステップ４１０，４１２は、請求項１１における制限手段の具体例を示している。

実施の形態７．
次に、図１１を参照して、本発明の実施の形態７について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態６に対して、燃料の飽和蒸気圧が気化燃料タンクの耐圧と等しい場合にのみ、燃料噴射を行うことを特徴としている。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

［実施の形態７の特徴］
本実施の形態では、実施の形態６とほぼ同様に、燃料の飽和蒸気圧Ｐgを算出し、この算出値に基いて燃料噴射量Ｑを算出する。しかし、飽和蒸気圧Ｐgが気化燃料タンク３４の耐圧Ｐtmaxと等しい場合にのみ、燃料噴射量Ｑの算出及び燃料噴射を実行し、それ以外の場合には、燃料噴射を行わずに待機する。これにより、本実施の形態では、気化燃料タンク３４の耐圧Ｐtmaxよりも大きな飽和蒸気圧Ｐgに基いて燃料噴射量が算出されるのを制限する構成としている。なお、本実施の形態では、「飽和蒸気圧Ｐgが耐圧Ｐtmaxと等しい」ことを、燃料噴射の実行条件としたが、本発明はこれに限らず、例えば飽和蒸気圧Ｐgが気化燃料タンク３４の耐圧Ｐtmax以下で、かつ両者の差が所定値以下である場合に、燃料噴射量Ｑの算出及び燃料噴射を実行する構成としてもよい。

［実施の形態７を実現するための具体的な処理］
次に、図１１を参照しつつ、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図１１は、本発明の実施の形態７において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、前記実施の形態１の図３に示すルーチンに代えて、エンジンの運転中に繰り返し実行されるものとする。

図１１に示すルーチンでは、まず、ステップ５００〜５０８において、前記実施の形態６（図１０）中に示すステップ４００〜４０８と同様の処理を実行する。次に、飽和蒸気圧Ｐgが気化燃料タンク３４の耐圧Ｐtmaxと等しいか否かを判定する（ステップ５１０）。この判定成立時には、前記図１０中のステップ４１４，４１６と同様の処理により、燃料噴射量Ｑを算出し、タンク内に燃料を噴射する（ステップ５１２，５１４）。一方、ステップ５１０の判定が不成立の場合には、ステップ５０４の処理に戻る。この場合には、飽和蒸気圧Ｐgが耐圧Ｐtmaxと等しくなるか、またはステップ５０６の判定が不成立となるまで、ステップ５０４〜５１０の処理が繰返し実行される。

このように構成される本実施の形態でも、実施の形態１，６とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、飽和蒸気圧Ｐgが耐圧Ｐtmaxと等しい場合にのみ燃料噴射を実行するので、気化燃料を効率よく生成することができる。

なお、前記実施の形態７では、図１１中のステップ５０８が請求項１０における飽和蒸気圧算出手段の具体例を示し、ステップ５１２が燃料供給量算出手段の具体例を示している。また、ステップ５１０は、請求項１１における制限手段の具体例を示している。

実施の形態８．
次に、図１２乃至図１４を参照して、本発明の実施の形態８について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態６に対して、気化燃料タンク内の圧力が耐圧以上となった場合に、気化燃料供給弁を開弁することを特徴としている。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

［実施の形態８の特徴］
本実施の形態では、実施の形態６とほぼ同様に、燃料の飽和蒸気圧Ｐgを算出し、この算出値に基いて燃料噴射量Ｑを算出し、燃料噴射を実行する。しかし、燃料の噴射後にタンク内圧力Ｐがタンクの耐圧Ｐtmax以上となった場合には、気化燃料供給弁３８を開弁し、タンク内の圧力を気化燃料供給弁３８から逃がす構成としている。この構成によれば、耐圧Ｐtmax以上の飽和蒸気圧Ｐgに基いて燃料を噴射した場合でも、噴射後にタンク内の圧力を低下させることができる。なお、本実施の形態では、タンク内の圧力上昇時に気化燃料供給弁３８を開弁する構成としたが、本発明では、これに代えて大気導入弁４０を開弁させる構成としてもよい。

［実施の形態８を実現するための具体的な処理］
次に、図１２を参照しつつ、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図１２は、本発明の実施の形態８において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、前記実施の形態１の図３に示すルーチンに代えて、エンジンの運転中に繰り返し実行されるものとする。

図１２に示すルーチンでは、まず、ステップ６００〜６０８において、前記実施の形態６（図１０）中に示すステップ４００〜４０８とほぼ同様の処理を実行する。なお、ステップ６０６では、タンク内温度Ｔが燃料噴射判定温度Ｔ1以下である場合に、ステップ６０４に戻る。また、ステップ６１０，６１２では、前記図１０中のステップ４１４，４１６と同様の処理により、燃料噴射量Ｑを算出し、タンク内に燃料を噴射する。

次の処理では、タンク内圧力Ｐを検出し（ステップ６１４）、タンク内圧力Ｐがタンクの耐圧Ｐtmax以上であるか否かを判定する（ステップ６１６）。この判定成立時には、噴射燃料の気化によりタンク内圧力Ｐが過度に上昇したと考えられる。そこで、この場合には、気化燃料供給弁３８を開弁し（ステップ６１８）、この開弁動作よりタンク内圧力Ｐが耐圧Ｐtmax未満に低下したか否かを判定する（ステップ６２０）。そして、ステップ６２０の判定成立時には、気化燃料供給弁３８を閉弁し（ステップ６２２）、ステップ６２０の判定が不成立の場合には、判定が成立するまで開弁状態を継続する。

このように構成される本実施の形態でも、実施の形態１，６とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、例えば飽和蒸気圧Ｐgや燃料噴射量Ｑの算出誤差等が原因で、気化燃料の実際の蒸気圧が想定以上に上昇した場合でも、タンク内の圧力を確実に制限し、気化燃料タンク３４を保護することができる。

（第１の変形例）
また、本実施の形態は、図１３に示す第１の変形例のように構成してもよい。図１３は、本発明の実施の形態８において、図１２に示す制御の第１の変形例を示すフローチャートである。この図は、図１２中の（ａ）部のみを示している。また、第１の変形例は、図１２に対してステップ７００を追加したものであるため、それ以外のステップの処理については説明を省略する。

図１３に示すように、第１の変形例では、タンク内圧力Ｐが耐圧Ｐtmax以上であると判定してから、気化燃料供給弁３８を開弁する前に、サージタンク２０内の圧力Ｐsが所定値Ｐα以下であるか否かを判定する（ステップ７００）。ここで、サージタンク２０内の圧力Ｐsは、吸気圧センサ５０の出力に基いて算出するか、エンジンの回転数、負荷等に基いて推定することができる。また、所定値Ｐαは、例えば燃料の気化状態に応じて変動するタンク内圧力Ｐの下限値に対応して設定されるもので、ＥＣＵ６０に予め記憶されている。

そして、第１の変形例では、ステップ７００の判定が成立した場合に、サージタンク２０内の圧力が気化燃料タンク３４内の圧力よりも確実に低いと判断し、気化燃料供給弁３８を開弁する。これにより、気化燃料タンク３４からサージタンク２０へと圧力を確実に逃がすことができる。一方、ステップ７００の判定が不成立の場合には、サージタンク２０内の圧力よりも気化燃料タンク３４内の圧力の方が高い可能性があるので、当該判定が成立するまでは、気化燃料供給弁３８を開弁せずに待機する。これにより、気化燃料供給弁３８を開弁したときに、サージタンク２０から気化燃料タンク３４へと空気が逆流するのを防止することができる。

（第２の変形例）
また、本実施の形態は、図１４に示す第２の変形例のように構成してもよい。図１４は、本発明の実施の形態８において、図１２に示す制御の第２の変形例を示すフローチャートである。第２の変形例は、第１の変形例に対してステップ７０２，７０４を追加したものであるため、それ以外のステップの処理については説明を省略する。

図１４に示すように、第２の変形例では、タンク内圧力Ｐを耐圧Ｐtmax未満に低下させるために、気化燃料供給弁３８を開弁状態に保持している間に、サージタンク２０内の圧力Ｐsが所定値Ｐα以下であるか否かを判定する（ステップ７０２）。この判定成立時には、前述した空気の逆流が生じないから、気化燃料供給弁３８の開弁状態を継続する。一方、ステップ７０２の判定が不成立の場合には、空気の逆流を防止するために気化燃料供給弁３８を閉弁する（ステップ７０４）。この構成によれば、気化燃料供給弁３８を一旦開弁した後に、エンジンの運転状態が変化してサージタンク２０内の圧力が上昇した場合にも、空気の逆流を確実に防止することができる。

なお、前記実施の形態８では、図１２中のステップ６０８が請求項１０における飽和蒸気圧算出手段の具体例を示し、ステップ６１０が燃料供給量算出手段の具体例を示している。また、図１２乃至図１４中のステップ６１６，６１８は、請求項１２における圧力解放制御手段の具体例を示している。

また、前記実施の形態１乃至８では、各種の構成をそれぞれ個別に例示したが、本発明は、これらの構成を個別に実施することに限定されるものではない。即ち、実施の形態１乃至８の構成うち、一緒に実施することが可能な任意の複数個の構成を組合わせるることにより、本発明を実施してもよい。

また、実施の形態では、吸気通路１２に対する気化燃料の供給部位として、サージタンク２０を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、スロットルバルブ１８の下流側であれば、吸気通路１２の任意の部位に気化燃料タンク３４を接続し、この部位に気化燃料を供給する構成としてよいものである。

また、実施の形態では、吸気ポート噴射弁２６と筒内噴射弁２８の両方を備えたエンジン１０を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、噴射弁２６，２８のうち何れか一方を備えず、他方のみを備えた内燃機関に適用してもよい。

また、実施の形態では、アルコール燃料を使用するエンジン１０を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、通常のガソリンや、ガソリンにアルコール以外の成分を添加した各種の燃料に対しても適用し得るものである。

１０ エンジン（内燃機関）
１２ 吸気通路
１４ 排気通路
１６ エアクリーナ
１８ スロットルバルブ
２０ サージタンク（吸気通路）
２２ 吸気マニホールド（吸気通路）
２４ 吸気ポート（吸気通路）
２６ 吸気ポート噴射弁（燃料噴射弁）
２８ 筒内噴射弁（燃料噴射弁）
３２ 燃料タンク
３４ 気化燃料タンク
３６ タンク内噴射弁（タンク内燃料供給手段）
３８ 気化燃料供給弁
４０ 大気導入弁
４２ リリーフ弁（圧力解放機構）
５０ 吸気圧センサ
５２ タンク圧センサ
５４ タンク温度センサ
５６ 燃料性状センサ
６０ ＥＣＵ
７０ 冷却配管（加熱手段）
８０ ヒートパイプ（加熱手段）

Claims (12)

1. 燃料を貯留する燃料タンクと、
   前記燃料タンク内の燃料を吸気通路及び／又は燃焼室に噴射する燃料噴射弁と、
   前記吸気通路に接続され、前記燃料が気化した気化燃料を蓄える気化燃料タンクと、
   前記気化燃料タンク内に気化燃料を生成するために、前記燃料タンク内の燃料を前記気化燃料タンクに供給するタンク内燃料供給手段と、
   前記気化燃料タンクと前記吸気通路との接続部を開，閉する常閉の弁であって、内燃機関の始動時に開弁する気化燃料供給弁と、
   内燃機関の運転中に前記気化燃料供給弁を閉弁した状態で前記タンク内燃料供給手段を駆動し、前記気化燃料タンク内に気化燃料を生成する生成制御手段と、
   内燃機関の始動時に前記気化燃料供給弁を開弁し、運転中に前記気化燃料タンク内に蓄えられた気化燃料を前記吸気通路に供給する供給制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
2. 前記生成制御手段は、前記気化燃料タンク内の温度が気化燃料を生成し得る所定の判定温度を超えている場合に、前記タンク内燃料供給手段を駆動する構成としてなる請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置。
3. 前記供給制御手段は、始動時の機関温度が気化燃料を必要とする所定の判定温度よりも低い場合に、前記気化燃料供給弁を開弁する構成としてなる請求項１または２に記載の内燃機関の燃料供給装置。
4. 始動時の１サイクル目の燃焼時には前記供給制御手段により気化燃料を供給し、２サイクル目以降の燃焼時には前記燃料噴射弁により燃料を噴射する燃料形態切換手段を備えてなる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の内燃機関の燃料供給装置。
5. 前記気化燃料タンクの内部と外部空間とを連通可能な位置に設けられた常閉の弁であって、前記気化燃料供給弁と一緒に開，閉する大気導入弁を備えてなる請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の内燃機関の燃料供給装置。
6. 気化燃料の供給時に前記気化燃料供給弁と前記大気導入弁とを順次開弁させる手段であって、前記気化燃料タンク内の圧力と大気圧との大小関係に基いて前記各弁の開弁順序を切換える開弁順序切換手段を備えてなる請求項５に記載の内燃機関の燃料供給装置。
7. 前記気化燃料タンク内の圧力が所定の作動圧を超えたときに当該圧力を外部に解放する圧力解放機構を備えてなる請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の内燃機関の燃料供給装置。
8. 前記気化燃料タンクを加熱する加熱手段を備えてなる請求項１乃至７のうち何れか１項に記載の内燃機関の燃料供給装置。
9. 前記燃料の飽和蒸気圧を算出する飽和蒸気圧算出手段と、
   前記燃料の飽和蒸気圧、前記気化燃料タンク内の温度及び容積に基いて、前記タンク内燃料供給手段により前記気化燃料タンクに供給すべき燃料の供給量を算出する燃料供給量算出手段と、
   を備えてなる請求項１乃至８のうち何れか１項に記載の内燃機関の燃料供給装置。
10. 前記気化燃料タンクの耐圧よりも大きな飽和蒸気圧に基いて前記燃料の供給量が算出されるのを制限する制限手段を備えてなる請求項９に記載の内燃機関の燃料供給装置。
11. 前記気化燃料タンク内の圧力が当該タンクの耐圧以上となった場合に、前記気化燃料供給弁を開弁する圧力解放制御手段を備えてなる請求項１乃至１０のうち何れか１項に記載の内燃機関の燃料供給装置。
12. 前記燃料としてアルコール燃料を用いてなる請求項１乃至１１のうち何れか１項に記載の内燃機関の燃料供給装置。

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