(57)【要約】【課題】短時間で故障診断ができ、外的要因による診断の誤判定を低減できる燃料レベル検出手段の故障診断装置を提供する。【解決手段】故障診断装置は、燃料タンク２２をキャニスタ４０に連通するベーパ通路３８に設けられており且つ開弁量を調整可能な封鎖弁４４と、封鎖弁４４の開弁量を制御するＥＣＵ１６と、燃料タンク２２内の燃料の液面高さを検出するセンダーゲージ３２と、燃料タンク２２内の圧力を検出する内圧センサ３４とを有する。ＥＣＵ１６は、燃料の給油中に、センダーゲージ３２により検出される燃料の液面高さの変化量から第１の給油速度を算出するとともに、封鎖弁４４の開弁量を変化させることによる燃料タンク２２内の圧力の変化量から第２の給油速度を算出し、第１の給油速度と第２の給油速度とに基づきセンダーゲージ３２の故障を診断する。【選択図】図１
2019101003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクをキャニスタに連通するベーパ通路に設けられており且つ開弁量を調整可能な封鎖弁と、
前記封鎖弁の開弁量を制御する制御手段と、
前記燃料タンク内の燃料の液面高さを検出する燃料レベル検出手段と、
前記燃料タンク内の圧力を検出する内圧検出手段と、
を有する燃料レベル検出手段の故障診断装置であって、
前記制御手段は、前記燃料タンクへの燃料の給油中に、前記燃料レベル検出手段により検出される燃料の液面高さの変化量から第１の給油速度を算出するとともに、前記封鎖弁の開弁量を変化させることによる前記燃料タンク内の圧力の変化量から第２の給油速度を算出し、前記第１の給油速度と前記第２の給油速度とに基づき前記燃料レベル検出手段の故障を診断する、燃料レベル検出手段の故障診断装置。
【請求項２】
燃料タンクをキャニスタに連通するベーパ通路に設けられており且つ開弁量を調整可能な封鎖弁と、
前記封鎖弁の開弁量を制御する制御手段と、
前記燃料タンク内の燃料の液面高さを検出する燃料レベル検出手段と、
前記燃料タンク内の圧力を検出する内圧検出手段と、
前記燃料タンク外の大気圧を検出する大気圧検出手段と、
前記燃料タンク内の燃料の温度を検出する燃温検出手段と、
前記燃料タンク内の燃料の燃料性状を検出する燃料性状検出手段と、
を有する燃料レベル検出手段の故障診断装置であって、
前記制御手段は、前記燃料タンクへの燃料の給油中に、前記燃料レベル検出手段により検出される燃料の液面高さの変化量から前記燃料タンクへの燃料流入量を算出するとともに、前記内圧検出手段により検出される前記燃料タンク内の圧力と前記大気圧検出手段により検出される大気圧との圧力差と、前記燃温検出手段により検出される前記燃料タンク内の燃料の温度と、前記燃料性状検出手段により検出される燃料性状と、前記封鎖弁の開弁量とから前記燃料タンクから流出する気体流出量を算出し、前記燃料流入量と前記気体流出量とに基づき前記燃料レベル検出手段の故障を診断する、燃料レベル検出手段の故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の技術は燃料レベル検出手段の故障診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両用の燃料タンクは内部の燃料の液面高さを検出する燃料レベル検出手段を備えており、検出された液面高さ、又は液面高さから算出される燃料の残量が運転席のフロントパネルに表示される。
【０００３】
燃料レベル検出手段が故障してしまうと運転手は燃料の残量を把握することができなくなるため、車両の走行中に燃料タンク内の燃料が無くなる等、車両の運用に支障をきたす恐れがある。そのため、従来の燃料タンクは燃料レベル検出手段の故障を検出する故障診断装置を備えている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載の故障診断装置は、車両の運転中の所定期間内に内燃機関、いわゆるエンジンへ噴射された燃料の噴射合計量と、燃料レベル検出手段により検出される燃料減少量とを比較することにより、燃料レベル検出手段の故障を判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１８４４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、燃料の噴射による燃料タンク内の燃料の液面高さの変化量は微小であるため、特許文献１に記載の故障診断装置は故障診断に長時間を要する。また、エンジンの運転中に故障診断を行うため、車両の走行状態等の外的要因による影響、例えば温度上昇による燃料の蒸発により誤判定を生じる恐れがある。
【０００７】
そこで、本明細書に開示の技術は、短時間で故障診断ができ、外的要因による診断の誤判定を低減できる燃料レベル検出手段の故障診断装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
開示技術の一つの例は、燃料タンクをキャニスタに連通するベーパ通路に設けられており且つ開弁量を調整可能な封鎖弁と、前記封鎖弁の開弁量を制御する制御手段と、前記燃料タンク内の燃料の液面高さを検出する燃料レベル検出手段と、前記燃料タンク内の圧力を検出する内圧検出手段と、を有する燃料レベル検出手段の故障診断装置であって、前記制御手段は、前記燃料タンクへの燃料の給油中に、前記燃料レベル検出手段により検出される燃料の液面高さの変化量から第１の給油速度を算出するとともに、前記封鎖弁の開弁量を変化させることによる前記燃料タンク内の圧力の変化量から第２の給油速度を算出し、前記第１の給油速度と前記第２の給油速度とに基づき前記燃料レベル検出手段の故障を診断する、燃料レベル検出手段の故障診断装置である。
【０００９】
この構成によると、故障診断が燃料の給油中に行われるため、故障診断に要する時間を従来の構成と比べて短くすることができる。また、故障診断を短時間で実施できることにより、外的要因による影響を受けにくくなるため、故障診断の誤判定を低減することができる。
【００１０】
開示技術の他の例は、燃料タンクをキャニスタに連通するベーパ通路に設けられており且つ開弁量を調整可能な封鎖弁と、前記封鎖弁の開弁量を制御する制御手段と、前記燃料タンク内の燃料の液面高さを検出する燃料レベル検出手段と、前記燃料タンク内の圧力を検出する内圧検出手段と、前記燃料タンク外の大気圧を検出する大気圧検出手段と、前記燃料タンク内の燃料の温度を検出する燃温検出手段と、前記燃料タンク内の燃料の燃料性状を検出する燃料性状検出手段と、を有する燃料レベル検出手段の故障診断装置であって、前記制御手段は、前記燃料タンクへの燃料の給油中に、前記燃料レベル検出手段により検出される燃料の液面高さの変化量から前記燃料タンクへの燃料流入量を算出するとともに、前記内圧検出手段により検出される前記燃料タンク内の圧力と前記大気圧検出手段により検出される大気圧との圧力差と、前記燃温検出手段により検出される前記燃料タンク内の燃料の温度と、前記燃料性状検出手段により検出される燃料性状と、前記封鎖弁の開弁量とから前記燃料タンクから流出する気体流出量を算出し、前記燃料流入量と前記気体流出量とに基づき前記燃料レベル検出手段の故障を診断する、燃料レベル検出手段の故障診断装置である。
【００１１】
この構成によると、故障診断が燃料の給油中に行われるため、故障診断に要する時間を従来の構成と比べて短くすることができる。それにより、外的要因による影響を受けにくくなるため、故障診断の誤判定を低減することができる。
【発明の効果】
【００１２】
前記燃料レベル検出手段の故障診断装置によると、短時間で燃料レベル検出手段の故障診断ができ、外的要因による診断の誤判定を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１の故障診断装置を備える燃料タンクシステムの概略構成図である。
【図２】故障診断装置による故障診断を表すフローチャートである。
【図３】故障診断中の燃料量、給油速度、封鎖弁の開弁量、およびタンク内圧を示すグラフである。
【図４】封鎖弁の開弁量、タンク内圧、及び給油速度の関係を示すグラフである。
【図５】実施形態２の故障診断装置による故障診断を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［実施形態１］
以下、本開示の技術の実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る故障診断装置は、自動車等の車両の燃料タンク内に設置されたセンダーゲージの故障の有無を診断するよう構成されている。なお、図１は実施形態１の故障診断装置を備える燃料タンクシステムの概略構成図である。
【００１５】
＜エンジンシステムの構成＞
実施形態１の燃料タンクシステム２０は、図１に示すようにエンジンシステム１０の一部として構成されている。ここで、エンジンシステム１０は周知のものであり、エンジン本体１１に吸気通路１２を介して空気に燃料を混ぜた混合気を供給している。空気はスロットル弁１４によって流量を制御して供給され、燃料は燃料噴射弁（図示しない）によって流量を制御して供給される。スロットル弁１４はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１６に接続されており、ＥＣＵ１６によって開弁量を制御されている。ＥＣＵ１６は、様々な制御プログラムを記憶しているメモリ１６ａと、制御プログラムを実行するためのプロセッサ１６ｂとを備えている。なお、ＥＣＵ１６は、本明細書における「制御手段」に相当する。
【００１６】
＜燃料タンクシステムの構成＞
燃料タンクシステム２０の燃料タンク２２は、一端に給油口２４が設けられたインレットパイプ２６を備えている。給油口２４には、着脱可能なフューエルキャップ２８が取り付けられており、燃料タンク２２内と外部とを遮断している。
【００１７】
燃料タンク２２内には、燃料ポンプ３０ａを備える燃料ポンプモジュール３０が設置されている。燃料ポンプ３０ａは、例えばモータ一体型の電動ポンプであり、燃料タンク２２内の燃料をエンジン本体１１へと供給するよう構成されている。また、燃料ポンプモジュール３０は、フロートにより燃料タンク２２内の燃料の液面高さ、すなわち燃料レベルを検出するセンダーゲージ３２と、燃料タンク２２内の気層の圧力、すなわちタンク内圧を測定する内圧センサ３４とを有している。燃料ポンプモジュール３０はＥＣＵ１６に接続されており、ＥＣＵ１６は燃料ポンプ３０ａを制御すると共に、センダーゲージ３２及び内圧センサ３４から検出信号を受信する。燃料タンク２２の底部には燃料センサモジュール３６が設けられている。燃料センサモジュール３６は、燃料の温度を測定する燃温センサ、燃料のアルコール濃度等の燃料性状を測定する燃料性状センサを備える。燃料センサモジュール３６はＥＣＵ１６に接続されており、その検出信号をＥＣＵ１６に送信する。また、ＥＣＵ１６は車両に別途設けられた大気圧センサ３７に接続されており、大気圧センサ３７の検出信号を受信している。なお、センダーゲージ３２は本明細書における「燃料レベル検出手段」に相当する。また、内圧センサ３４は本明細書における「内圧検出手段」に相当する。また、大気圧センサ３７は本明細書における「大気圧検出手段」に相当する。また、燃料センサモジュール３６の燃温センサは本明細書における「燃温検出手段」に相当する。また、燃料センサモジュール３６の燃料性状センサは本明細書における「燃料性状検出手段」に相当する。
【００１８】
燃料タンク２２は、ベーパ通路３８を介してキャニスタ４０に連通されている。キャニスタ４０内には、蒸発燃料を吸着・脱離可能な活性炭等からなる吸着材４０ａが充填されている。燃料タンク２２内で生じた蒸発燃料をベーパ通路３８を介してキャニスタ４０に吸着させることにより、蒸発燃料の大気中への放出が防止される。
【００１９】
ベーパ通路３８の燃料タンク２２側端部は、燃料タンク２２内の液面上部空間、すなわち気層部に開口している。また、ベーパ通路３８の燃料タンク２２側端部にはカットオフバルブ４２が取り付けられている。カットオフバルブ４２は、通常時は開弁して燃料タンク２２とベーパ通路３８とを連通しており、車両の転倒時等には閉弁して燃料タンク２２とベーパ通路３８との連通を遮断するよう構成されているフロート式バルブである。ベーパ通路３８の途中には封鎖弁４４が設けられており、ベーパ通路３８は燃料タンク２２と封鎖弁４４とを接続する第１ベーパ通路３８ａと、封鎖弁４４とキャニスタ４０とを接続する第２ベーパ通路３８ｂとに区分される。第１ベーパ通路３８ａの途中からは循環通路４６が分岐しており、循環通路４６の先端はインレットパイプ２６の給油口２４近傍に接続されている。
【００２０】
封鎖弁４４は例えばステッピングモータを備えるモータ式の電動弁であり、ＥＣＵ１６により開閉制御される。封鎖弁４４は、ステッピングモータの駆動により弁座に対する弁体の相対位置を変更することで、開弁量を調整可能に構成されている。封鎖弁４４は、通常時は燃料タンク２２を密閉するために閉弁されており、燃料タンク２２の内圧が所定値より高い場合や給油の際に燃料タンク２２とキャニスタ４０とを連通させるために開弁される。
【００２１】
また、キャニスタ４０はパージ通路４８を介して吸気通路１２に接続されている。パージ通路４８には、ＥＣＵ１６によって開閉制御されるパージ弁５０が設けられている。エンジン本体１１の稼働中にパージ弁５０が開弁されると、吸気負圧がパージ通路４８を介してキャニスタ４０に作用し、大気通路５２から空気がキャニスタ４０内へと流入する。これにより、蒸発燃料がキャニスタ４０から脱離し、パージ通路４８を介してエンジン本体１１へと供給されて燃焼される。
【００２２】
＜給油中の動作＞
次に、センダーゲージ３２の故障診断について図２から図４を参照しながら説明する。なお、故障診断は給油中に行われるため、先に給油中の燃料タンクシステム２０の基本動作について説明した後に、故障診断について説明する。図２は故障診断装置による故障診断を表すフローチャートである。図３は故障診断中の燃料量、給油速度、封鎖弁の開弁量、およびタンク内圧を示すグラフである。図４は封鎖弁４４の開弁量とタンク内圧との関係を示すグラフである。
【００２３】
（給油中の燃料タンクシステムの基本動作）
燃料を給油するために、車両の給油口開放手段（図示しない）が操作されると、ＥＣＵ１６により封鎖弁４４が開弁され（図３中、Ｔ０）、燃料タンク２２とキャニスタ４０とが連通される。その後、フューエルキャップ２８が取り外されて給油口２４が開けられる。そして、給油ガン（図示しない）を用いて給油が開始されると（図３中、Ｔ１）、燃料タンク２２内で生じた蒸発燃料はベーパ通路３８を介してキャニスタ４０内に流入し、吸着材４０ａに吸着される。また、蒸発燃料の一部はベーパ通路３８ａ及び循環通路４６を介してインレットパイプ２６の給油口２４付近に循環される。これにより、外部の空気がインレットパイプ２６を流れる燃料に巻き込まれて燃料タンク２２内に流入することを抑制できるため、燃料タンク２２内で燃料が蒸発する量が低減される。この際に、ＥＣＵ１６は燃料タンク２２の内圧や給油速度に応じて封鎖弁４４の開度を調整することにより、循環通路４６を介してインレットパイプ２６に循環される蒸発燃料の量を制御する。これにより、給油中に燃料タンク２２内で蒸発する燃料の量が低減される。そして、センダーゲージ３２により検出される燃料レベルが所定値に達すると（図３中、Ｔ４）、ＥＣＵ１６は徐々に封鎖弁４４の開弁量を減少させる。これにより燃料タンク２２の内圧が上昇し、インレットパイプ２６内の燃料の液面高さも上昇するため、給油ガンのオートストップ機能を作動させ、給油が終了する（図３中、Ｔ５）。
【００２４】
（故障診断）
続いて、故障診断の方法について説明する。燃料タンク２２に給油するために給油口２４が開けられると（図３中、Ｔ０）、ＥＣＵ１６は図２に示す故障診断を開始する。最初に、ステップＳ１０においてセンダーゲージ３２により検出される燃料レベルの変化の有無が判定される。燃料タンク２２への給油が実施されておらず燃料レベルの変化が無い場合（図３中、Ｔ０からＴ１）は、所定時間後に再度ステップＳ１０の判定が行われる。燃料レベルの変化が有る場合（図３中、Ｔ１からＴ２）は、続いてセンダーゲージ３２の検出値に基づく第１給油速度の算出と、タンク内圧の変化量に基づく第２給油速度の算出とが行われる。
【００２５】
先ず、第１給油速度の算出を説明する。ステップＳ１２において、所定時間内におけるセンダーゲージ３２の検出値の変化に基づき燃料レベル変化量を検出する。具体的には、燃料レベルを検出し、所定時間経過した後に再度燃料レベルを測定する。測定された２つの燃料レベルの差を燃料レベル変化量とする。そして、ステップＳ１４において、ステップＳ１２において検出された燃料レベル変化量と所定時間から第１給油速度を算出する。
【００２６】
続いて、第２給油速度の算出について説明する。ステップＳ１６において内圧センサ３４により燃料タンク２２のタンク内圧を検出した後に、ステップＳ１８において封鎖弁４４の開弁量を所定量減少させる。図３に示すように、封鎖弁４４の開弁量を減少させることにより、燃料タンク２２からキャニスタ４０へと流入する蒸発燃料の量が減少するため、燃料タンク２２のタンク内圧が上昇する（図３のＴ２参照）。そして、ステップＳ２０において、封鎖弁４４の開弁量の減少により上昇したタンク内圧を検出する。図４に示すように、封鎖弁４４の開弁量を変化させた際のタンク内圧の変化量は給油速度が速いほど多くなる。この相関関係を用いて、ステップＳ１８における封鎖弁４４の開弁量の減少量とステップＳ１６，Ｓ２０において検出されたタンク内圧の差、すなわち変化量とから第２給油速度を算出する（ステップＳ２２）。
【００２７】
そして、ステップＳ２４において、第１給油速度と第２給油速度との差の絶対値が所定範囲値以下であるか否かを判定する。ステップＳ２４が肯定判断された場合は、ステップＳ２６においてセンダーゲージ３２は正常であると判定され、封鎖弁４４を元の開弁量に戻して故障診断は終了する。一方、ステップＳ２４が否定判断されると、ステップＳ２８においてセンダーゲージ３２は故障していると判定される。そして、ステップＳ３０においてセンダーゲージ３２の故障を通知するために運転席のフロントパネルに設置された警告灯５４（図１参照）を点灯した後に、封鎖弁４４を元の開弁量に戻して故障診断は終了する。
【００２８】
＜実施形態１の利点＞
実施形態１によると、燃料の給油中に故障診断が行われるため、従来の構成と比べて短時間で診断を行うことができる。また、故障診断に要する時間が短いため、外部環境による影響を受けにくく、誤判定を低減することができる。
【００２９】
また、故障診断は給油中のわずかな時間で行われる。そのため、故障診断のために封鎖弁４４の開弁量を減少させた際にタンク内圧が上昇する時間を短くすることができ、結果的に燃料タンク２２内の蒸発燃料が給油口２４から吹き返すことを防止できる。
【００３０】
［実施形態２］
次に実施形態２について説明する。実施形態２の故障診断装置は、実施形態１の故障診断装置の診断方法を変更したものであるため、変更箇所のみについて説明し、同一の構成については説明を省略する。
【００３１】
（故障診断）
実施形態２の給油中の故障診断について図５を参照しながら説明する。図５は故障診断装置による故障診断を表すフローチャートである。燃料を燃料タンク２２に給油するためにフューエルキャップ２８が取り外されて給油口２４が開けられると、ＥＣＵ１６は図５に示す故障診断を開始する。最初に、ステップＳ５０においてセンダーゲージ３２により検出される燃料レベルの変化の有無が判定される。燃料タンク２２への給油が実施されておらず燃料レベルの変化が無い場合は、所定時間後に再度ステップＳ５０の判定が行われる。燃料レベルの変化が有る場合は、続いてセンダーゲージ３２の検出値に基づく燃料流入量の算出と、封鎖弁の開弁量等に基づく気体流出量の算出とが行われる。
【００３２】
先ず、燃料流入量の算出を説明する。ステップＳ５２において、所定時間内におけるセンダーゲージ３２の検出値の変化に基づき燃料レベル変化量を検出する。具体的には、燃料レベルを検出し、所定時間経過した後に再度燃料レベルを測定する。測定された２つの燃料レベルの差を燃料レベル変化量とする。そして、ステップＳ５４において、ステップＳ５２において検出された燃料レベル変化量およびタンク形状等に基づき燃料流入量を算出する。
【００３３】
次に、気体流出量の算出について説明する。ステップＳ５６，Ｓ５８において燃料センサモジュール３６により燃料タンク２２内の燃料の温度及び燃料性状を検出する。ここで、燃料性状とは燃料の組成、特にアルコール濃度を意味する。そして、ステップＳ５６，Ｓ５８において検出された燃料の温度及び燃料性状から燃料タンク２２内の燃料の蒸気圧を算出する（ステップＳ６０）。続いて、ステップＳ６２において、内圧センサ３４と大気圧センサ３７によりそれぞれ測定されるタンク内圧と大気圧とから燃料タンク２２の内外の差圧を検出する。そして、ステップＳ６４においてＥＣＵ１６が封鎖弁４４の開弁量を検出する。その後、ＥＣＵ１６がステップＳ６０からＳ６４で検出された蒸気圧、燃料タンク２２内外の差圧、および封鎖弁４４の開弁量に基づき所定時間当たりの気体流出量を算出する。なお、ここでいう所定時間は、ステップＳ５２及びＳ５４における所定時間と同一の時間である。また、大気圧やタンク内圧等は、各センサを用いて直接検出する代わりに、他のセンサの検出値から推定するよう構成されていてもよい。
【００３４】
そして、ステップＳ６８において、気体流出量と燃料流入量との差の絶対値が所定値以下であるか否かを判定する。ステップＳ６８が肯定判断された場合は、ステップＳ７０においてセンダーゲージ３２は正常であると判定され、故障診断は終了する。一方、ステップＳ６８が否定判断されると、ステップＳ７２においてセンダーゲージ３２は故障していると判定される。そして、ステップＳ７４においてセンダーゲージ３２の故障を通知するために警告灯５４を点灯した後に、故障診断は終了する。
【００３５】
＜実施形態２の利点＞
実施形態２によると、燃料の給油中に故障診断が行われるため、従来の構成と比べて短時間で診断を行うことができる。また、故障診断に要する時間が短いため、外部環境による影響を受けにくく、誤判定を低減することができる。
【００３６】
また、封鎖弁４４の開弁量を低下することなく故障診断が行われるため、開弁量の低下によりタンク内圧が上昇することがなく、燃料タンク２２内の蒸発燃料が給油口２４から吹き返すことを防止できる。また、封鎖弁４４の開弁量を変化させないため、作動電力を低減できると共に、燃料タンク２２内における燃料の蒸発を抑制するのに適した封鎖弁４４の開弁量を保つことができる。
【００３７】
［他の実施形態］
本開示の技術は上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、封鎖弁４４は開弁量を自在に変更可能な電動弁であればよく、ゲートバルブ、ボールバルブ等が利用可能である。また、ステッピングモータの代わりに弁体を無段階式に移動可能なモータを備えていてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１６   ＥＣＵ（制御手段）
２２   燃料タンク
３２   センダーゲージ（燃料レベル検出手段）
３４   内圧センサ（内圧検出手段）
３６   燃料センサモジュール（燃温検出手段、燃料性状検出手段）
３７   大気圧センサ（大気圧検出手段）
３８   ベーパ通路
４０   キャニスタ
４４   封鎖弁
【図１】
2019101003.tif 000003
【図２】
2019101003.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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