(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内にある液体又は固体の内容量を推定する内容量推定装置であって、
前記容器と別体で設けられた気密タンクと、
前記容器内の気相部と前記気密タンクとを接続する、流量規制機能が設けられた配管と、
前記気相部に外部から気体を押し込むように又は前記気相部から外部に気体を引き出すように前記気体を移送可能に設けられた気体移送手段と、
前記配管に設けられ、前記気相部と前記気密タンクとの間で気体が流動している流動有り状態と前記気相部と前記気密タンクとの間で気体が流動していない流動無し状態とを検知する流動状態検知手段と、
前記気体が移送されるように前記気体移送手段を制御する気体移送制御手段と、
前記流動無し状態において前記気体移送手段によって前記気体が移送された後に、前記流動状態検知手段によって前記流動有り状態が検知されてから前記流動無し状態が検知されるまでの流動継続時間を計時する流動継続時間計時手段と、
前記流動継続時間計時手段によって計時された前記流動継続時間に基づいて、前記気体が移送される前後の前記気相部の圧力変化量を検出する圧力変化量検出手段と、
前記気体移送手段によって前記気体が移送される前の前記気相部の圧力、前記圧力変化量検出手段によって検出された前記気体が移送される前後の前記気相部の圧力変化量、及び、前記気体移送手段によって移送された気体量、に基づいて、前記内容量を推定する内容量推定手段と、を有している
ことを特徴とする内容量推定装置。
【請求項２】
前記気相部の圧力に応じた情報を測定する気相部圧力情報測定手段を有し、
前記内容量推定手段が、前記気相部圧力情報測定手段によって測定された前記情報に基づいて、前記気体が移送される前の前記気相部の圧力を検出するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内容量推定装置。
【請求項３】
容器内にある液体又は固体の内容量を推定する内容量推定装置であって、
前記容器と別体で設けられた気密タンクと、
前記容器内の気相部と前記気密タンクとを接続する配管と、
開閉制御されることにより前記配管を開放又は閉塞するように前記配管に設けられた開閉弁と、
前記気密タンク内の気体を加熱可能に設けられた加熱手段と、
前記気密タンク内の温度を測定するように設けられた気密タンク温度測定手段と、
前記配管に設けられ、前記気相部と前記気密タンクとの間で気体が流動している流動有り状態と前記気相部と前記気密タンクとの間で気体が流動していない流動無し状態とを検知する流動状態検知手段と、
前記開閉弁を閉じて前記加熱手段により前記気密タンク内の気体を加熱したのち前記開閉弁を開くように、前記開閉弁及び前記加熱手段を制御する気体押込制御手段と、
前記気体押込制御手段によって前記開閉弁が開かれた後に、前記流動状態検知手段によって前記流動有り状態が検知されてから前記流動無し状態が検知されるまでの流動継続時間を計時する流動継続時間計時手段と、
前記流動継続時間計時手段によって計時された前記流動継続時間に基づいて、前記開閉弁が開かれた後に前記気相部と前記気密タンクとの間で圧力が平衡したときの前記気相部の圧力を検出する平衡圧力検出手段と、
前記気体押込制御手段によって前記開閉弁が開かれる前の前記気相部の圧力、前記平衡圧力検出手段によって検出された前記気相部の圧力、並びに、前記加熱手段により前記気密タンク内の気体が加熱される前及び前記気体が加熱された後で且つ前記開閉弁が開かれる前のそれぞれにおいて前記気密タンク温度測定手段によって測定された前記気密タンク内の温度、に基づいて、前記内容量を推定する内容量推定手段と、を有している
ことを特徴とする内容量推定装置。
【請求項４】
前記気相部の圧力に応じた情報を測定する気相部圧力情報測定手段を有し、
前記内容量推定手段が、前記気相部圧力情報測定手段によって測定された前記情報に基づいて、前記開閉弁が開かれる前の前記気相部の圧力を検出するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の内容量推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ガソリン、液化ガス、又は、各種薬液などの液体、又は、樹脂ペレット、木質ペレット、又は、粉砕ガラスなどの固体を収容する容器内にある前記液体又は前記固体の内容量を推定する内容量推定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載される内容量推定装置としての燃料残量検出装置は、容器としての燃料タンク内の燃料の液位（即ち、液面高さ）を検出する液位検出手段を有する。この液位検出手段としては、燃料液面上に浮かぶフロートの位置に応じて抵抗体上を摺動する接点を有し、抵抗体の両端に印加した電圧を分圧した電圧を接点に出力するような構成のものなどが一般に採用されている。そして、燃料残量検出装置は、液位検出手段の電気的特性、すなわち前記接点から出力される電圧に基づいて内容量としての燃料の残量を検出していた。
【０００３】
しかしながら、このような燃料残量検出装置は、車両が傾斜したり、振動したりすることによって、車両の燃料タンク内の液面が変動するので、燃料タンク内の液面変動にフロートが追随してフロートの高さが変動し、そのため、燃料計の表示に誤差が生じてしまうという問題があった。また、車室空間の拡大化の要請などを背景に、車両内スペースの効率化が求められる車両などにおいては、車両内の隙間を利用して燃料タンクが搭載されることがあり、そのため、燃料タンクの形状が複雑になって、液面高さに基づいて燃料残量を正確に検出することが難しいという問題があった。そして、このような問題を解決する技術が特許文献１に開示されている。
【０００４】
特許文献１に提案されている燃料残量計測装置９０１は、図１５に示すように、箱状のタンク本体９０３を有している。このタンク本体９０３の内側空間は、柔らかな袋状体９０５によって、燃料Ｆを収容する燃料貯留室９０７と、大気に連通する圧力調整室９０９と、に区画されている。さらに、燃料残量計測装置９０１は、圧力調整室９０９内へ空気を送出することで圧力調整室９０９内の圧力を上昇させる機能を果たす加圧器アッセンブリ９１３と、圧力調整室９０９内における気体の圧力に応じた圧力信号を出力する圧力計９１５と、制御装置と、を有している。加圧器アッセンブリ９１３は、流通路９３７を介して圧力調整室９０９と接続されたシリンダ９２７と、シリンダ９２７内を往復移動されるピストン９２５と、を有している。
【０００５】
燃料残量計測装置９０１の制御装置は、加圧器アクチュエータによりピストンロッド９２３を介して、ピストン９２５をシリンダ９２７内で上方から下方に移動させて、圧力調整室９０９へ所定量の大気を押し込むとともに、この所定量の大気の押し込み前後での圧力調整室９０９の圧力を圧力計９１５によって測定する。そして、制御装置は、圧力調整室９０９に押し込んだ大気の量と、大気の押し込み前の圧力調整室９０９の圧力と、大気の押し込みによる圧力調整室９０９の圧力変化量と、に基づいて、ボイルの法則から圧力調整室９０９の容積を算出して、この圧力調整室９０９の容積をタンク本体９０３の容積から差し引いて、燃料貯留室９０７の容積、即ち、燃料Ｆの残量を検出していた。これにより、液面の変動や燃料タンクの形状の影響を受けることなく、燃料タンク内の燃料の残量を正確に検出することができた。
【０００６】
また、燃料残量計測装置９０１においては、タンク本体９０３の内側空間を、袋状体９０５によって燃料貯留室９０７と圧力調整室９０９とに区画する構成であったが、例えば、液化石油ガス（ＬＰＧ）などの液化ガスを燃料Ｆとする場合、袋状体９０５内で燃料Ｆが気化してしまう場合があるなど、燃料Ｆの残量を正確に検出することができないことがある。そのため、液化ガスを燃料Ｆとする場合等には、図１６に示すように、袋状体９０５を備えずにタンク本体９０３に直接燃料Ｆを収容して、液相部を燃料貯留室９０７とし、気相部を圧力調整室９０９とした構成の燃料残量計測装置９０１Ａを用いていた。
【０００７】
そして、上述した燃料残量計測装置９０１Ａでは、例えば、液化ガスを燃料Ｆとした場合など、燃料タンクの周囲の温度などの環境条件により圧力調整室９０９内の圧力が大きく変化し（例えば、液化石油ガスの場合、０．１ＭＰａ〜３ＭＰａ程度）、また、環境条件が一定の場合でも、燃料タンクに収容する液化ガスの種類等によって圧力調整室９０９内の圧力が変化するので、このような広範囲の圧力を測定できる圧力計を用いていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２８０９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、広範囲の圧力を測定できる圧力計は、一般的に分解能が低い（即ち、計測できる最小単位が大きい）ので測定精度が低く、また、大気の押し込み前後での圧力調整室９０９の圧力を測定して、これら圧力の差分から圧力調整室９０９の圧力変化量を検出すると、測定精度の低い値から圧力変化量を求めることになり、測定精度がさらに低くなってしまうという問題があった。また、圧力計の分解能が低いので、圧力調整室９０９の圧力変化量を求めるためには多量の大気を押し込む必要があり、大型のピストンやシリンダを備えた加圧器アッセンブリ９１３が必要となって、装置が大型化してしまうという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記課題に係る問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、容器内にある液体又は固体の内容量を正確に推定できる小型の内容量推定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、容器内にある液体又は固体の内容量を推定する内容量推定装置であって、前記容器と別体で設けられた気密タンクと、前記容器内の気相部と前記気密タンクとを接続する、流量規制機能が設けられた配管と、前記気相部に外部から気体を押し込むように又は前記気相部から外部に気体を引き出すように前記気体を移送可能に設けられた気体移送手段と、前記配管に設けられ、前記気相部と前記気密タンクとの間で気体が流動している流動有り状態と前記気相部と前記気密タンクとの間で気体が流動していない流動無し状態とを検知する流動状態検知手段と、前記気体が移送されるように前記気体移送手段を制御する気体移送制御手段と、前記流動無し状態において前記気体移送手段によって前記気体が移送された後に、前記流動状態検知手段によって前記流動有り状態が検知されてから前記流動無し状態が検知されるまでの流動継続時間を計時する流動継続時間計時手段と、前記流動継続時間計時手段によって計時された前記流動継続時間に基づいて、前記気体が移送される前後の前記気相部の圧力変化量を検出する圧力変化量検出手段と、前記気体移送手段によって前記気体が移送される前の前記気相部の圧力、前記圧力変化量検出手段によって検出された前記気体が移送される前後の前記気相部の圧力変化量、及び、前記気体移送手段によって移送された気体量、に基づいて、前記内容量を推定する内容量推定手段と、を有していることを特徴とする内容量推定装置である。
【００１２】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記気相部の圧力に応じた情報を測定する気相部圧力情報測定手段を有し、前記内容量推定手段が、前記気相部圧力情報測定手段によって測定された前記情報に基づいて、前記気体が移送される前の前記気相部の圧力を検出するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項３に記載された発明は、上記目的を達成するために、容器内にある液体又は固体の内容量を推定する内容量推定装置であって、前記容器と別体で設けられた気密タンクと、前記容器内の気相部と前記気密タンクとを接続する配管と、開閉制御されることにより前記配管を開放又は閉塞するように前記配管に設けられた開閉弁と、前記気密タンク内の気体を加熱可能に設けられた加熱手段と、前記気密タンク内の温度を測定するように設けられた気密タンク温度測定手段と、前記配管に設けられ、前記気相部と前記気密タンクとの間で気体が流動している流動有り状態と前記気相部と前記気密タンクとの間で気体が流動していない流動無し状態とを検知する流動状態検知手段と、前記開閉弁を閉じて前記加熱手段により前記気密タンク内の気体を加熱したのち前記開閉弁を開くように、前記開閉弁及び前記加熱手段を制御する気体押込制御手段と、前記気体押込制御手段によって前記開閉弁が開かれた後に、前記流動状態検知手段によって前記流動有り状態が検知されてから前記流動無し状態が検知されるまでの流動継続時間を計時する流動継続時間計時手段と、前記流動継続時間計時手段によって計時された前記流動継続時間に基づいて、前記開閉弁が開かれた後に前記気相部と前記気密タンクとの間で圧力が平衡したときの前記気相部の圧力を検出する平衡圧力検出手段と、前記気体押込制御手段によって前記開閉弁が開かれる前の前記気相部の圧力、前記平衡圧力検出手段によって検出された前記気相部の圧力、並びに、前記加熱手段により前記気密タンク内の気体が加熱される前及び前記気体が加熱された後で且つ前記開閉弁が開かれる前のそれぞれにおいて前記気密タンク温度測定手段によって測定された前記気密タンク内の温度、に基づいて、前記内容量を推定する内容量推定手段と、を有していることを特徴とする内容量推定装置である。
【００１４】
請求項４に記載された発明は、請求項３に記載された発明において、前記気相部の圧力に応じた情報を測定する気相部圧力情報測定手段を有し、前記内容量推定手段が、前記気相部圧力情報測定手段によって測定された前記情報に基づいて、前記開閉弁が開かれる前の前記気相部の圧力を検出するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項１に記載された発明によれば、気密タンクが、容器と別体で設けられるとともに配管によって容器内の気相部に接続されており、気体移送手段によって、前記気相部に外部から気体を押し込むように又は前記気相部から外部に気体を引き出すように、前記気相部の外部の気体又は前記気相部の気体が移送されると、前記気相部の圧力が変化して前記気相部と気密タンクとの間で気体が流動し、流動状態検知手段によって流動有り状態が検知されてから流動無し状態が検知されるまでの流動継続時間を計時して、この流動継続時間に基づいて、気体移送前後の気相部の圧力変化量を検出して、この圧力変化量を容器内にある液体又は固体の内容量の推定に用いる。
【００１６】
これら前記気相部と気密タンクとにおいて、気体を移送することにより前記気相部の圧力を初期圧力Ｐ１から変化後圧力Ｐ２に変化させると、これら前記気相部と気密タンクとの圧力差を解消するようにこれらの間において気体が流動する。
【００１７】
このときの気体の流動総量と前記気相部の圧力変化量ΔＰ（初期圧力Ｐ１と変化後圧力Ｐ２との圧力差）との間には相関関係がある。即ち、前記気相部の圧力変化量ΔＰが大きいほど気体の流動総量も増加し、また、気体の流動総量に応じて気体が流動している流動継続時間も増加する。そのため、流動継続時間と圧力変化量ΔＰとの間にも相関関係があり、この相関関係に基づいて、流動継続時間から圧力変化量ΔＰを検出できる。
【００１８】
請求項２に記載された発明によれば、前記気相部の圧力に応じた情報を測定する気相部圧力情報測定手段を有し、内容量推定手段が、気相部圧力情報測定手段によって測定された前記情報に基づいて、気体移送手段によって気体が移送される前の前記気相部の圧力を検出する。つまり、前記気相部の圧力に応じた情報に基づいて検出した、気体移送前の前記気相部の圧力を用いて容器内にある液体又は固体の内容量を推定する。
【００１９】
請求項３に記載された発明によれば、気密タンクが、容器と別体で設けられるとともに配管によって容器内の気相部に接続されており、開閉弁を閉じて加熱手段により気密タンク内の気体を加熱したのち開閉弁を開くと、気密タンク内の気体が膨張して前記気相部と気密タンクとの間で気体が流動し、流動状態検知手段によって流動有り状態が検知されてから流動無し状態が検知されるまでの流動継続時間を計時して、この流動継続時間に基づいて、前記気相部と気密タンクとの間で圧力が平衡したときの前記気相部の圧力を検出して、この圧力平衡状態での前記気相部の圧力を容器内にある液体又は固体の内容量の推定に用いる。
【００２０】
これら前記気相部と気密タンクとにおいて、気密タンクを密閉し、その内部の気体を加熱して当該気密タンク内の圧力を初期圧力Ｐ１から変化後圧力Ｐ２に変化させたのち前記気相部と気密タンクとを連通すると、これら前記気相部と気密タンクとの圧力差を解消するようにこれらの間において気体が流動する。そして、気体の流動が無くなり圧力差が解消された平衡状態になると、これら空間の圧力が平衡圧力Ｐ３になる。
【００２１】
このときの気体の流動総量と前記気相部の容積との間には相関関係がある。即ち、前記気相部と気密タンクとを連通させたあとには、前記気相部の圧力と気密タンク内の圧力との圧力差が徐々に小さくなり平衡圧力Ｐ３に向かうが、前記気相部の容積が大きいほど、前記気相部における平衡圧力Ｐ３に向かう圧力変化量（初期圧力Ｐ１と平衡圧力Ｐ３との圧力差）は小さくなり、また、気密タンクにおける平衡圧力Ｐ３に向かう圧力変化量（変化後圧力Ｐ２と平衡圧力Ｐ３との圧力差）は大きくなり、そのため、気体の流動総量が増加し、また、気体の流動総量に応じて気体が流動している流動継続時間も増加する。このことから、前記気相部の容積が大きいほど平衡圧力Ｐ３が低くなって、流動継続時間が長くなり、即ち、流動継続時間と平衡圧力Ｐ３との間にも相関関係がある。そのため、この相関関係に基づいて、流動継続時間から平衡圧力Ｐ３を検出できる。
【００２２】
請求項４に記載された発明によれば、前記気相部の圧力に応じた情報を測定する気相部圧力情報測定手段を有し、内容量推定手段が、気相部圧力情報測定手段によって測定された前記情報に基づいて、気体押込制御手段によって開閉弁が開かれる前の前記気相部の圧力を検出する。つまり、前記気相部の圧力に応じた情報に基づいて検出した、開閉弁が開かれる前の前記気相部の圧力を用いて容器内にある液体又は固体の内容量を推定する。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１に記載された発明によれば、流動状態検知手段によって流動有り状態が検知されてから流動無し状態が検知されるまでの時間、つまり、前記気相部と気密タンクとの間で気体が流動している流動継続時間を計時して、この流動継続時間に基づいて、気体移送前後の気相部の圧力変化量を検出して、この圧力変化量を容器内の内容量の推定に用いるので、広範囲の圧力測定に比べて、流動継続時間の計時については容易に分解能を高くすることができ、そのため、圧力変化量の検出精度を高めることができ、容器内の内容量を正確に推定できる。また、圧力変化量の検出精度を高めることで、気体移送手段によって移送される気体量が小さい場合でも圧力変化量の検出が可能となり、気体移送手段により移送される気体量を小さくでき、これにより、気体移送手段を小さくして装置を小型化できる。
【００２４】
請求項２に記載された発明によれば、前記気相部の圧力に応じた情報に基づいて検出した、気体移送前の前記気相部の圧力を用いて容器内の内容量を推定する。ボイルの法則等を用いて内容量を推定するためには、容器内の気相部の初期圧力（即ち、気体移送前の圧力）を用いる必要があるところ、容器の周囲温度などの環境条件の変化がない場合等においては、前記気相部の初期圧力はほぼ一定に保たれているので、当該初期圧力を予め測定するとともに装置内に保持するなどして、内容量の推定毎の前記気相部の初期圧力の測定を不要とすることができるが、上記環境条件等により気相部の初期圧力の変化がある場合には内容量の推定精度が低下してしまう。そして、本発明では、気相部圧力情報測定手段によって、気相部の圧力に応じた情報を測定して、この情報に基づいて検出した気相部の初期圧力を内容量の推定に用いることができ、そのため、環境条件等により気相部の初期圧力が変化してしまう場合においても、内容量の推定精度を確保することができる。
【００２５】
請求項３に記載された発明によれば、流動状態検知手段によって流動有り状態が検知されてから流動無し状態が検知されるまでの時間、つまり、前記気相部と気密タンクとの間で気体が流動している流動継続時間を計時して、この流動継続時間に基づいて、前記気相部と気密タンクとの間で圧力が平衡したときの前記気相部の圧力（平衡圧力）を検出して、この圧力平衡状態での前記気相部の圧力を容器内の内容量の推定に用いるので、広範囲の圧力測定に比べて、流動継続時間の計時については容易に分解能を高くすることができ、そのため、平衡圧力の検出精度を高めることができ、容器内の内容量を正確に推定できる。また、加熱手段によって気密タンク内の気体を加熱することにより膨張させて前記気相部に当該気体を押し込むので、前記気相部に気体を押し込む加圧器等の気体移送手段を別途設ける必要が無く、装置を小型化できる。また、例えば、電熱線やハロゲンヒータなどの加熱手段を用いることにより、可動部を有する駆動機構等を用いることなく前記気相部に気体を押し込むことができ、そのため、可動部の数を少なくして信頼性を向上させることができる。
【００２６】
請求項４に記載された発明によれば、前記気相部の圧力に応じた情報に基づいて検出した、開閉弁が開かれる前の前記気相部の圧力を用いて容器内の内容量を推定する。ボイルの法則等を用いて内容量を推定するためには、容器内の気相部の初期圧力（即ち、開閉弁が開かれる前の圧力）を用いる必要があるところ、容器の周囲温度などの環境条件の変化がない場合等においては、前記気相部の初期圧力はほぼ一定に保たれているので、当該初期圧力を予め測定するとともに装置内に保持するなどして、内容量の推定毎の前記気相部の初期圧力の測定を不要とすることができるが、上記環境条件等により気相部の初期圧力の変化がある場合には内容量の推定精度が低下してしまう。そして、本発明では、気相部圧力情報測定手段によって、気相部の圧力に応じた情報を測定して、この情報に基づいて検出した気相部の初期圧力を内容量の推定に用いることができ、そのため、環境条件等により気相部の初期圧力が変化してしまう場合においても、内容量の推定精度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施形態である車両燃料システムを示す構成図である。
【図２】図１の車両燃料システムの制御部の機能ブロック図である。
【図３】図２の制御部のメモリに格納された圧力変化量関係情報の一例を示すグラフである。
【図４】図２の制御部のメモリへの複数の圧力変化量関係情報の格納状態を模式的に示す図である。
【図５】図２の制御部のＣＰＵが実行する本発明に係る処理（内容量推定処理１）の一例を示すフローチャートである。
【図６】図１の車両燃料システムの変形例の構成を示す構成図である。
【図７】（ａ）は、真空加圧ポンプを備えた加圧器の構成を説明する図であり、（ｂ）は、開閉弁及びヒータを備えた加圧器の構成を説明する図である。
【図８】本発明の第２の実施形態である車両燃料システムを示す構成図である。
【図９】図８の車両燃料システムの制御部の機能ブロック図である。
【図１０】図９の制御部のメモリに格納された平衡圧力関係情報の一例を示すグラフである。
【図１１】図９の制御部のメモリへの複数の平衡圧力関係情報の格納状態を模式的に示す図である。
【図１２】図９の制御部のＣＰＵが実行する本発明に係る処理（内容量推定処理２）の一例を示すフローチャートである。
【図１３】（ａ）は、気相部容積の取得に用いられる気相部容積関係情報の一例を示すグラフであり、（ｂ）は、気相部容積の取得に用いられる気相部容積関係情報の他の一例を示すグラフである。
【図１４】液相部容積の取得に用いられる液相部容積関係情報の一例を示すグラフである。
【図１５】従来の燃料残量検出装置を示す図である。
【図１６】従来の他の燃料残量検出装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（第１の実施形態）
以下、本発明の内容量推定装置の第１の実施形態を備える車両燃料システムを、図１〜図７を参照して説明する。
【００２９】
以下に説明する車両燃料システムは、車両に搭載されて、液化石油ガス（ＬＰＧ）を当該車両の燃料Ｆとして収容する燃料タンクを備えるとともに、当該燃料タンク内の燃料Ｆの液量（内容量）を推定するシステムである。この車両燃料システムでは、液量を推定する際に燃料タンク内に気体を押し込むように移送することで燃料タンク内の圧力を上昇させ、気体を移送する前の燃料タンク内の圧力、気体移送前後での燃料タンク内の圧力変化量、及び、移送された気体量に基づいて、燃料Ｆの液量を推定する。
【００３０】
ＬＰＧなどの液化ガスを燃料Ｆとして収容した燃料タンク内では、周囲温度などの環境条件により圧力が０．１ＭＰａ〜３ＭＰａ程度まで変化するので、上述した従来の燃料残量検出装置などにおいては、このような燃料タンク内の圧力変化量を精度良く測定することが困難であり、液化ガスを燃料とした車両に用いるには不適当であった。そして、以下に説明する本発明の車両燃料システムは、液化ガスを燃料とした車両に適したものである。
【００３１】
図１に示すように、車両燃料システム（図中、符号１で示す）は、容器としての燃料タンク１０と、燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量を推定する内容量推定装置としての液量推定装置６と、を有している。
【００３２】
燃料タンク１０は、例えば、車両の床下などに配置されて、当該車両の燃料Ｆを収容する周知の車両部品であり、本実施形態においては、直方体の箱形状で容積１００Ｌとなるように形成されている。燃料タンク１０には、図示しない車両の燃料充填口に接続されて、燃料供給スタンドなどから供給される燃料Ｆを燃料タンク１０内に流入させるための流入管１１と、この流入管１１を開放及び閉塞する、電磁弁で構成された流入弁１２と、が設けられている。また、流入管１１には、安全上取付が必要となる図示しない遮断バルブが設けられている。また、燃料タンク１０には、図示しない内燃機関に燃料Ｆを供給するためのインジェクション装置等に接続されて、燃料タンク１０内の燃料Ｆを当該インジェクション装置等に向けて流出させる流出管１３と、この流出管１３を開放及び閉塞する、電磁弁で構成された流出弁１４と、が設けられている。なお、図１に示した燃料タンク１０等の構成は一例であって、例えば、流入管１１及び流出管１３の燃料タンク１０への接続箇所はシステム構成等に応じて適宜定められる。燃料タンク１０内には、気化した燃料Ｆ等が収容される気相部１７と、液体状の燃料Ｆが収容される液相部１８と、が存在する。燃料タンク１０内には、燃料Ｆが空の場合は気相部１７のみ存在し、また、燃料Ｆが満量の場合でも若干の空間が設けられ、即ち、気相部１７が存在する。
【００３３】
この気相部１７の容積は、当該気相部に移送された気体量と、気体が移送されることによる気相部１７の圧力変化量との間に相関関係があり、例えば、一定の気体量を気相部１７に押し込んだとき、気相部１７の容積が大きいほど気相部の圧力変化量が小さく、気相部１７の容積が小さいほど気相部１７の圧力変化量が大きくなる。
【００３４】
液量推定装置６は、気体移送手段としての加圧器２０と、第１配管２８と、気密タンク３０と、第２配管３８と、流量規制手段としてのオリフィス４１と、開閉弁４２と、流動状態検知手段としてのフロースイッチ５５と、気相部圧力情報測定手段としての気相部圧力センサ５８と、制御部６０と、を有している。
【００３５】
加圧器２０は、シリンダ２１と、ピストン２２と、ピストンロッド２３と、アクチュエータ２４と、圧力調整弁２５と、を備えている。
【００３６】
シリンダ２１は、燃料タンク１０に近接して配置されており、本実施形態においては、両端面部２１ａ、２１ｃが塞がれた円筒形状で容積２Ｌとなるように形成されている。シリンダ２１は、第１配管２８によって燃料タンク１０に接続されている。第１配管２８は、その一端２８ａが、燃料タンク１０の側壁１０ｂの上端に接続され、他端２８ｂが、シリンダ２１の下端面部２１ｃに接続されている。つまり、シリンダ２１は、燃料タンク１０の上部、即ち、燃料タンク１０内の気相部１７（以下、単に気相部１７という）に接続されている。これにより、シリンダ２１には、気相部１７と同じ気体が充填される。
【００３７】
ピストン２２は、シリンダ２１の内部空間における横断面形状と同一となる円柱形状に形成されている。ピストン２２は、シリンダ２１内に収容されるとともに、その両端面２２ａ、２２ｂが、シリンダ２１の両端面部２１ａ、２１ｃに平行で且つシリンダ２１の軸方向（図１の上下方向）に移動可能に収容されている。ピストンロッド２３は、一端がピストン２２の上端面２２ａに固定され、他端がアクチュエータ２４に支持されている。
【００３８】
アクチュエータ２４は、シリンダ２１の上端面部２１ａの内面に設けられており、ピストンロッド２３を突没することにより、ピストン２２をシリンダ２１の軸方向に移動させる。アクチュエータ２４は、制御部６０に電気的に接続されており、当該制御部６０からの制御信号によって駆動される。圧力調整弁２５は、ピストン２２に設けられた、上端面２２ａと下端面２２ｂとを貫通する貫通孔２２ｃ内に設けられており、この貫通孔２２ｃを開放及び閉塞する電磁弁で構成されている。圧力調整弁２５は、制御部６０に電気的に接続されており、当該制御部６０からの制御信号によって駆動される。
【００３９】
アクチュエータ２４によって、貫通孔２２ｃが閉塞された状態でピストン２２が下端面部２１ｃに近づくように移動されると、シリンダ２１内の気体が、第１配管２８を通じて、燃料タンク１０内の気相部１７に押し込まれる。これにより、気相部１７の圧力が上昇（変化）する。つまり、加圧器２０は、シリンダ２１内の気体をピストン２２によって気相部１７に押し込むように、シリンダ２１内の気体を移送可能に設けられている。気相部１７に押し込まれる気体量ΔＶｍ（即ち、移送される気体量）は、アクチュエータ２４によるピストン２２の移動距離に比例する。具体的には、ピストン２２の下端面２２ｂの面積に移動距離を乗じたものが気体量ΔＶｍとなる。このピストン２２の移動距離は、燃料タンク１０の容積及びシリンダ２１の容積等に応じて予め定められている。本実施形態では、気相部１７に押し込まれる気体量ΔＶｍが１．０Ｌとなるように上記移動距離が設定されており、この気体量ΔＶｍは後述するメモリ６５に予め格納されている。このピストン２２の移動距離、即ち、気相部１７に押し込まれる気体量ΔＶｍについては、装置の構成等に応じて適宜定められているが、気相部１７の圧力などに応じて可変としてもよい。また、圧力調整弁２５によって貫通孔２２ｃが開放されると、シリンダ２１内におけるピストン２２の上端面２２ａ側と下端面２２ｂ側とが連通されてこれら両側の圧力差がなくなり、シリンダ２１内の圧力が均一になる。
【００４０】
気密タンク３０は、燃料タンク１０と別体で設けられ、当該燃料タンク１０に近接して配置されており、本実施形態においては、直方体の箱形形状で容積１．０Ｌとなるように形成されている。気密タンク３０は、第２配管３８によって燃料タンク１０に接続されている。この第２配管３８は、その一端３８ａが、燃料タンク１０の上壁１０ａの上端に接続され、他端３８ｂが、気密タンク３０の下壁３０ｃに接続されている。つまり、気密タンク３０は、燃料タンク１０と別体で設けられるとともに、燃料タンク１０の上部、即ち、気相部１７に接続されている。これにより、気密タンク３０には、気相部１７と同じ気体が充填される。なお、第２配管３８は、請求項中の配管に相当する。
【００４１】
オリフィス４１は、第２配管３８の横断面と同形状の板状で、その中央部分に小径の貫通孔４１ａが設けられた部材であり、第２配管３８に気体の流動方向に垂直（即ち、貫通孔４１ａの軸が流動方向に平行）になるように設けられている。オリフィス４１は、貫通孔４１ａを通じて気体を流動させることにより、第２配管３８に流れる気体の流量を規制する。本実施形態において、オリフィス４１は、規制流量が１０００ｃｃｍ（圧力差１気圧において、流量が１０００ｃｃ／分）のものを用いている。オリフィス４１の構成については、後述するフロースイッチ５５にて気体の流動が検知できる流量となるように、装置構成などに応じて適宜定められる。または、オリフィス４１を設けず、第２配管３８自体が気体の流量を規制する流量規制部材として機能するように、第２配管３８の内径を細く形成してもよい。
【００４２】
開閉弁４２は、例えば、電磁弁などで構成されており、第２配管３８にオリフィス４１と直列に設けられて、その開閉によって第２配管３８を開放又は閉塞するように動作する。つまり、開閉弁４２は、気密タンク３０と気相部１７との接続を開いたり閉じたりするように設けられている。開閉弁４２は、後述する制御部６０に電気的に接続されており、当該制御部６０からの制御信号によって制御される。なお、開閉弁４２を設けない構成でもよい。
【００４３】
フロースイッチ５５は、気体の流動有無状態を検知するためのセンサである。フロースイッチ５５は、例えば、気体の流動によって揺動するように設けられたパドルと、当該パドルが中立状態（揺動されていない状態）のときにパドルの先端と相対するように配置されたリードスイッチと、等で構成され、気体の流動があるとき、パドルが揺動されてリードスイッチがオンされ、気体の流動が無いとき、パドルが中立状態となってリードスイッチがオフされて、このオン、オフに応じた電気信号を出力する。勿論、気体の流動が検知できれば、これ以外の構成でもよい。フロースイッチ５５は、第２配管３８に開閉弁４２と直列に設けられており、第２配管３８内に気体が流動している流動有り状態、気体が流動していない流動無し状態を検知する。フロースイッチ５５は、後述する制御部６０に電気的に接続されており、検知した気体の流動有り状態、流動無し状態に応じた電気信号を制御部６０に出力する。
【００４４】
気相部圧力センサ５８は、例えば、半導体式の圧力センサなどで構成されて、燃料タンク１０の上壁１０ａに設けられており、気相部１７の圧力を測定する。本実施形態において、気相部圧力センサ５８は、気相部１７の圧力範囲である０．１ＭＰａ〜３ＭＰａを５０Ｐａ単位で計測可能な分解能を有するものを用いている。また、気相部圧力センサ５８は、気相部１７の絶対圧力（真空を基準とした圧力）を測定できるものを用いる。または、液量の推定中の大気圧の変動が当該推定に影響ない程度に小さければ、ゲージ圧力（大気圧を基準とした圧力）を測定できる圧力センサを用いてもよい。気相部圧力センサ５８は、後述する制御部６０に電気的に接続されており、測定した気相部１７の圧力に応じた電気信号を制御部６０に出力する。
【００４５】
制御部６０は、図２に示すように、周知の組み込み機器用のマイクロコンピュータ６１などで構成されている、このマイクロコンピュータ６１は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）６２と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）６３と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）６４と、メモリ６５と、タイマ６６と、を備えている。
【００４６】
ＣＰＵ６２は、車両燃料システム１における各種制御を司り、ＲＯＭ６３に記憶されている各種制御プログラムにしたがって本実施形態に係る制御を含む各種の処理を実行する。ＲＯＭ６３は、前記制御プログラムやこの制御プログラムに参照されるパラメータなどの各種情報を記憶している。特に、ＲＯＭ６３は、ＣＰＵ６２を、気体移送制御手段、圧力変化量検出手段、内容量推定手段などの各種手段として機能させるための制御プログラムを記憶している。そして、ＣＰＵ６２は、この制御プログラムを実行することで前述した各種手段として機能する。ＲＡＭ６４は、ＣＰＵ６２が各種の処理を実行する上において必要なデータ、プログラム等が適宜記憶される。メモリ６５は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）やフラッシュメモリなどの電源断となってもデータを保持できる不揮発性のメモリで構成されている。このメモリ６５には、後述する内容量推定処理で用いられる数式やパラメータ（後述する圧力調整時間など）等の各種情報が記憶されている。タイマ６６は、ＣＰＵ６２が任意の時間の計時を行うために用いられる周知の計時機構である。本実施形態において、タイマ６６の計時単位（最小時間単位）は、１ｍ秒としている。より高速のマイクロコンピュータ６１を用いることで、計時単位をより小さくすることができ、即ち、計時の分解能を容易に高くすることができる。タイマ６６が、請求項中の流動継続時間計時手段に相当する。
【００４７】
また、メモリ６５には、図３に一例を示すように、気相部１７の所定の圧力（押込前圧力）のときに所定の気体量（押込気体量）が気相部１７に押し込まれた後における気相部１７から気密タンク３０に気体が流動している時間を示す流動継続時間Ｔと、気相部１７に気体が押し込まれる前後の気相部１７の圧力変化量ΔＰｍと、の関係を示す圧力変化量関係情報Ｋが格納されている。この圧力変化量関係情報Ｋは、例えば、予備計測やシミュレーションなどによって得られたグラフを示す関数（回帰式）やデータテーブルなどであり、気相部１７に気体が押し込まれる前の圧力毎及び押し込まれた気体量毎に、複数個設けられている。本実施形態では、図４に模式的に示すように、気相部１７に気体が押し込まれる前の圧力（押込前圧力）が０．１０ＭＰａから３．００ＭＰａまで０．０１ＭＰａ毎に、且つ、押し込まれた気体量（押込気体量）が０．１Ｌから１．０Ｌまで０．１Ｌ毎に、複数個の圧力変化量関係情報Ｋが格納されている。
【００４８】
気相部１７に押し込まれる気体量が一定であると、気相部１７の圧力変化量ΔＰｍは気相部１７の容積に応じて変化する。即ち、気相部１７の容積が大きいほど、圧力変化量ΔＰｍは小さくなり、気相部１７の容積が小さいほど、圧力変化量ΔＰｍは大きくなる。また、圧力変化量ΔＰｍが大きいほど、気相部１７から気密タンク３０に流動する気体の量（流動総量）が増加し、この流動総量に応じて流動継続時間Ｔも増加する。そのため、流動継続時間Ｔと圧力変化量ΔＰｍとの間には相関関係があり、図３に示すように、流動継続時間Ｔが増加するほど圧力変化量ΔＰｍが増加する。また、気相部１７の押込前圧力（初期圧力）が高いほど、気体の密度が高く、気体が流動しにくいので、流動継続時間Ｔが長くなる（図３のグラフの傾きが小さくなる）傾向にある。
【００４９】
また、マイクロコンピュータ６１は、図示しないインタフェース部を備えている。このインタフェース部は、アクチュエータ２４、圧力調整弁２５、フロースイッチ５５、及び、気相部圧力センサ５８のそれぞれと、ＣＰＵ６２と、を接続しており、これら間での各種信号の送受を可能としている。また、図示していないが、インタフェース部は、上述した流入弁１２及び流出弁１４と、ＣＰＵ６２と、をさらに接続しており、ＣＰＵ６２は、例えば、後述する内容量推定処理実行中は、流入管１１及び流出管１３を閉塞するように流入弁１２及び流出弁１４を制御して、燃料タンク１０内の圧力が漏出しないようにするなど、必要に応じて、流入弁１２及び流出弁１４を制御して、流入管１１及び流出管１３を開放及び閉塞する。また、インタフェース部は、図示しない燃料計と、ＣＰＵ６２と、をさらに接続しており、ＣＰＵ６２は、推定した燃料Ｆの液量を当該燃料計に表示させる。
【００５０】
次に、上述したＣＰＵ６２が実行する本発明に係る処理（内容量推定処理１）の一例を、図５に示すフローチャートを参照して説明する。
【００５１】
車両のイグニッションスイッチがオンされると、車両燃料システム１に電源が供給されて制御部６０のＣＰＵ６２が動作を開始し、ＣＰＵ６２は、所定の初期化処理を実行する。そして、ＣＰＵ６２は、初期化処理が終了した後に、例えば、一定周期などの所定のタイミングで、図５のフローチャートに示すステップＳ１００に進む。
【００５２】
ステップＳ１００では、開閉弁４２を開くように開閉弁４２に制御信号を送出する。これにより、開閉弁４２は、第２配管３８を開放して気相部１７と気密タンク３０との接続を開く。そして、ピストン２２が、所定の押込前位置Ｐ１に移動するように、アクチュエータ２４に制御信号を送出するとともに、ピストン２２の貫通孔２２ｃが開放されるように、圧力調整弁２５に制御信号を送出する。そして、ステップＳ１１０に進む。
【００５３】
ステップＳ１１０では、所定の圧力調整時間が経過するまで待つ。この圧力調整時間は、シリンダ２１内の圧力が均一になるとともに、シリンダ２１の圧力、気相部１７の圧力、及び、気密タンク３０の圧力が同一となるまでの待ち時間である。そして、圧力調整時間経過後に、貫通孔２２ｃが閉塞されるように、圧力調整弁２５に制御信号を送出する。「圧力が同一」とは、厳密に同一の場合と、液量の推定に支障が無い程度の小さい差異がある場合とを含む。そして、ステップＳ１２０に進む。
【００５４】
ステップＳ１２０では、気相部圧力センサ５８から出力された電気信号に基づいて、気相部圧力センサ５８によって測定された気相部１７の圧力Ｐｍ１を検出する。そして、ステップＳ１３０に進む。
【００５５】
ステップＳ１３０では、開閉弁４２を閉じるように開閉弁４２に制御信号を送出する。これにより、開閉弁４２は、第２配管３８を閉塞して気相部１７と気密タンク３０との接続を閉じ、気密タンク３０が密閉状態となる。そして、ピストン２２が、上記押込前位置Ｐ１より下端面部２１ｃ寄りに設定された押込後位置Ｐ２に移動するように、アクチュエータ２４に制御信号を送出し、そして、ピストン２２が押込後位置Ｐ２に移動したのち、開閉弁４２を開くように開閉弁４２に制御信号を送出する。これにより、ピストン２２は、押込前位置Ｐ１から押込後位置Ｐ２まで移動されて、シリンダ２１内の気体及び気相部１７の気体が圧縮され、そして、開閉弁４２が開かれると、シリンダ２１と気相部１７から圧縮された気体が押し出される。つまり、加圧器２０によって、気相部１７にシリンダ２１（即ち、気相部１７の外部）から気体を押し込まれるように、シリンダ２１内の気体が移送され、これにより、気相部１７の圧力が上昇する。そのあと、開閉弁４２を開くと、シリンダ２１と気相部１７から気密タンク３０に向けて気体が流動する。そして、ステップＳ１４０に進む。
【００５６】
ステップＳ１４０では、フロースイッチ５５から出力された電気信号に基づいて、フロースイッチ５５によって検知された第２配管３８内の気体の流動状態を検出し、流動有り状態が検出されるまで待ってから、タイマ６６によって、流動継続時間Ｔの計時を開始する。そして、ステップＳ１５０に進む。
【００５７】
ステップＳ１５０では、フロースイッチ５５から出力された電気信号に基づいて、フロースイッチ５５によって検知された第２配管３８内の気体の流動状態を検出し、流動有り状態が検出されたときは当該流動状態の検出を継続し（Ｓ１５０でＹ）、流動無し状態が検出されたときステップＳ１６０に進む。
【００５８】
ステップＳ１６０では、タイマ６６による流動継続時間Ｔの計時を停止する。そして、ステップＳ１７０に進む。
【００５９】
ステップＳ１７０では、メモリ６５に格納されている、気相部１７に押し込まれた気体量ΔＶｍを読み出す、即ち、気体量ΔＶｍを取得する。そして、ステップＳ１８０に進む。
【００６０】
なお、本実施形態では、予め定められた気体量ΔＶｍをメモリ６５から読み出すものであったが、これに限定されるものではない。例えば、ピストン２２の移動距離を測定するとともに当該移動距離に応じた電気信号を出力するリニアエンコーダなどを別途設けて、このリニアエンコーダにより出力された電気信号に基づいて検出したピストン２２の移動距離を用いて、気体量ΔＶｍを算出するなどしてもよく、本発明の目的に反しない限り、気体量ΔＶｍを取得する構成については任意である。
【００６１】
ステップＳ１８０では、ステップＳ１２０で検出された気相部１７の圧力Ｐｍ１と、ステップＳ１７０で取得された気体量ΔＶｍと、ステップＳ１６０で計時された流動継続時間Ｔと、に基づいて、気相部１７の圧力変化量ΔＰｍを取得（検出）する。
【００６２】
具体的には、気相部１７に気体が押し込まれる前の当該気相部１７の圧力Ｐｍ１（押込前圧力）と、気相部１７に押し込まれた気体量ΔＶｍ（押込気体量）と、によって特定される圧力変化量関係情報Ｋに、流動継続時間Ｔを当てはめることにより、この圧力変化量関係情報Ｋから気相部１７の圧力変化量ΔＰｍを取得する。
【００６３】
圧力変化量ΔＰｍの取得の一例を示すと、気相部１７に気体が押し込まれる前の圧力Ｐｍ１が１．００ＭＰａで、気相部１７に押し込まれた気体量ΔＶｍが１．０Ｌのとき、圧力変化量関係情報Ｋとして、図３のグラフが特定され、そして、流動継続時間Ｔが６０秒だったとすると、上記グラフから、圧力変化量ΔＰｍを０．１０ＭＰａとして取得する。そして、ステップＳ１９０に進む。
【００６４】
ステップＳ１９０では、ステップＳ１２０で検出された気相部１７の圧力Ｐｍ１と、ステップＳ１７０で取得された気体量ΔＶｍと、ステップＳ１８０で取得された圧力変化量ΔＰｍと、に基づいて、燃料タンク１０の容積ＶＴのうち気相部１７に対応する部分の容積ＶＡ（以下、気相部容積ＶＡという）を算出する。
【００６５】
具体的には、気相部１７に気体が押し込まれる前の気相部１７の圧力をＰｍ１、押し込まれた後の気相部１７の圧力をＰｍ２、押し込まれた気体量をΔＶｍ、気相部１７の容積をＶＡとすると、ボイルの法則から次の式が成立し、
Ｐｍ１×（ＶＡ＋ΔＶｍ）＝Ｐｍ２×ＶＡ
ＶＡ＝（Ｐｍ１×ΔＶｍ）／（Ｐｍ２−Ｐｍ１）・・・（１．１）
そして、（１．１）式の分母は、気体が押し込まれる前後での圧力差を示しており、この圧力変化量は、気体が押し込まれた後の気相部１７の圧力変化量ΔＰｍと同一であるので、
ΔＰｍ＝Ｐｍ２−Ｐｍ１・・・（１．２）
となり、これら（１．１）、（１．２）式から、
ＶＡ＝（Ｐｍ１×ΔＶｍ）／ΔＰｍ・・・（１．３）
が導かれ、この（１．３）式を用いて、気相部容積ＶＡを算出する。そして、ステップＳ２００に進む。
【００６６】
ステップＳ２００では、燃料タンク１０内の容積ＶＴからステップＳ１９０で算出した気相部容積ＶＡを差し引くことにより、当該燃料タンク１０の容積ＶＴのうち液相部１８に対応する部分の容積ＶＬ（以下、液相部容積ＶＬという）を算出し、この液相部容積ＶＬを燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬとする。そして、車両に搭載された図示しない燃料計に、液量ＶＬを表示するための信号を送出する。そして、本フローチャートの処理を終了する。
【００６７】
上述したステップＳ１３０が、請求項中の気体移送制御手段に相当し、ステップＳ１８０が、請求項中の圧力変化量検出手段、ステップＳ１２０、Ｓ１９０、Ｓ２００が、請求項中の内容量推定手段に相当する。
【００６８】
次に、上述した車両燃料システム１における本発明に係る動作例について説明する。
【００６９】
車両のイグニッションスイッチがオンされると、車両燃料システム１は動作を開始して、周期的（例えば、３分毎）に燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬの推定を行う。この液量ＶＬの推定において、まず、開閉弁４２を開き、加圧器２０のピストン２２を所定の押込前位置Ｐ１に移動し、圧力調整弁２５を開いてピストン２２に設けられた貫通孔２２ｃを開放して（Ｓ１００）、シリンダ２１内の圧力が均一になるとともに、シリンダ２１、気相部１７、及び、気密タンク３０の圧力が同一となる圧力調整時間の経過を待ち、その後圧力調整弁２５を閉じて貫通孔２２ｃを閉塞する（Ｓ１１０）。この状態で、気相部１７の圧力Ｐｍ１を検出する（Ｓ１２０）。そして、開閉弁４２を閉じて、ピストン２２を所定の押込後位置Ｐ２に移動させたのち、開閉弁４２を再度開いて、シリンダ２１内の気体を気相部１７に押し込む（Ｓ１３０）。これにより、気相部１７と気密タンク３０との間に圧力差が生じ、そして、この圧力差による気相部１７から気密タンク３０に気体が流動している状態の継続時間を示す流動継続時間Ｔの計時する（Ｓ１４０〜Ｓ１６０）。
【００７０】
そして、メモリ６５から気相部１７に押し込んだ気体量ΔＶｍを取得し（Ｓ１７０）、気相部１７に気体を押し込む前の圧力Ｐｍ１と、気相部１７に押し込んだ気体量ΔＶｍと、計時した流動継続時間Ｔを用いて、圧力変化量関係情報Ｋから気相部１７に気体が押し込まれたことにより生じた気相部１７の圧力変化量ΔＰｍを取得する（Ｓ１８０）。そして、気相部１７に気体を押し込む前の圧力Ｐｍ１と、気相部１７に押し込んだ気体量ΔＶｍと、気相部１７の圧力変化量ΔＰｍと、を用いて、ボイルの法則から燃料タンク１０の気相部容積ＶＡを算出し（Ｓ１９０）、この気相部容積ＶＡを燃料タンク１０の容積ＶＴから差し引くことで液相部容積ＶＬを算出して、この液相部容積ＶＬを、燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬとして求めて、燃料計に表示する（Ｓ２００）。
【００７１】
次に、車両燃料システム１における燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬの推定例を示す。
【００７２】
燃料タンク１０の容積ＶＴが１００Ｌであり、上述した内容量推定処理において、加圧器２０による気体押込前の気相部１７の圧力Ｐｍ１が１．００ＭＰａとなり、そして、加圧器２０によって１．０Ｌの気体を押し込んだ（即ち、気体量ΔＶｍが１．０Ｌ）後における気相部１７から気密タンク３０に気体が流動している状態の継続時間を示す流動継続時間Ｔが６０秒となったものとする。
【００７３】
このとき、気相部１７に気体が押し込まれる前の当該気相部１７の圧力Ｐｍ１が、１．００ＭＰａであり、気相部１７に押し込んだ気体量ΔＶｍが１．０Ｌであるので、圧力変化量関係情報Ｋとして、図３に示すグラフが特定される。そして、このグラフに、流動継続時間Ｔである６０秒を当てはめると、気相部１７の圧力変化量ΔＰｍとして、０．１０ＭＰａが取得される。
そして、気相部容積ＶＡは、上記（１．３）式から、
ＶＡ＝（１．００×１．０）／０．１０
＝１０．０Ｌ
となり、この気相部容積ＶＡを燃料タンク１０の容積ＶＴから差し引くと、液相部容積ＶＬ、即ち、燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬは、
ＶＬ＝１００−１０．０＝９０．０Ｌ
となる。このようにして、燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬを推定する。
【００７４】
以上より、本実施形態によれば、気密タンク３０が、燃料タンク１０と別体で設けられるとともに第２配管３８によって燃料タンク１０内の気相部１７に接続されており、加圧器２０によって、気相部１７にシリンダ２１から気体を押し込むように、前記シリンダ２１の気体が移送されると、気相部１７の圧力が変化して気相部１７と気密タンク３０との間で気体が流動し、フロースイッチ５５によって流動有り状態が検知されてから流動無し状態が検知されるまでの流動継続時間Ｔを計時して、この流動継続時間Ｔに基づいて、気体移送（押込）前後の気相部１７の圧力変化量ΔＰｍを検出して、この圧力変化量ΔＰｍを燃料タンク内の液量の推定に用いる。これにより、広範囲の圧力測定に比べて、流動継続時間Ｔの計時については容易に分解能を高くすることができ、そのため、圧力変化量ΔＰｍの検出精度を高めることができ、燃料タンク１０内の液量を正確に推定できる。また、圧力変化量ΔＰｍの検出精度を高めることで、加圧器２０によって移送される気体量ΔＶｍが小さい場合でも圧力変化量ΔＰｍの検出が可能となり、加圧器２０により移送される気体量ΔＶｍを小さくでき、これにより、加圧器２０を小さくして液量推定装置６及び車両燃料システム１を小型化できる。
【００７５】
また、気相部１７の圧力を測定する気相部圧力センサ５８を有し、ＣＰＵ６２が、気相部圧力センサ５８によって測定された、加圧器２０によって気体が移送される前の気相部１７の圧力Ｐｍ１を検出して、この検出した気相部１７の圧力Ｐｍ１を燃料タンク１０の液量の推定に用いる。ボイルの法則等を用いて液量を推定するためには、燃料タンク１０内の気相部１７の初期圧力（即ち、気体移送前の圧力Ｐｍ１）を用いる必要があるところ、燃料タンク１０の周囲温度などの環境条件の変化がない場合等においては、気相部１７の初期圧力はほぼ一定に保たれているので、当該初期圧力を予め測定するとともにメモリ６５等に保持するなどして、液量の推定毎の気相部１７の初期圧力の測定を不要とすることができるが、上記環境条件等により気相部１７の初期圧力の変化がある場合には液量の推定精度が低下してしまう。そして、本実施形態では、気相部圧力センサ５８によって測定した気相部１７の初期圧力を液量の推定に用いることができ、そのため、環境条件等により気相部１７の初期圧力が変化してしまう場合においても、液量の推定精度を確保することができる。
【００７６】
また、第２配管３８に設けられ、この第２配管３８内を流動する気体の流量を規制するオリフィス４１を有しているので、流動継続時間Ｔをより長くでき、そのため、オリフィス４１が無い構成に比べて、計時単位当たりの流量を小さくでき、相対的に流動継続時間Ｔの計時について分解能をより高くすることができ、上述した圧力変化量ΔＰｍの検出精度をより高めて、燃料タンク１０内の液量をより正確に推定できる。
【００７７】
本実施形態においては、燃料タンク１０が直方体の箱形状に形成されたものであったが、これに限定されるものではなく、例えば、図６に示すように、上述した燃料タンク１０に代えて、第１タンク部分１０１、第２タンク部分１０２からなる燃料タンク１０Ａを用いてもよい。第１タンク部分１０１と第２タンク部分１０２は、それぞれ気相部１７と液相部１８があり、管路１０３によって気相部１７同士が接続され、管路１０４によって液相部１８同士が接続されている。本発明によれば、この燃料タンク１０Ａのように、複数のタンク部分に分割され、それぞれ気相部同士、液相部同士が接続された、複雑な形状の燃料タンクを用いた場合においても、当該燃料タンク内の燃料Ｆの液量ＶＬを正確に推定することができる。
【００７８】
また、本実施形態においては、シリンダ２１とピストン２２とを備えた加圧器２０を用いて、気相部１７に押し込むようにシリンダ２１内の気体を移送するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、ピストン２２における、押込前位置Ｐ１を引出後位置Ｐ１とし、押込後位置Ｐ２を引出前位置Ｐ２として、ピストン２２を引出前位置Ｐ２から引出後位置Ｐ１に移動させて、気相部１７から引き出すように当該気相部１７内の気体を移送するものであっても良い。
【００７９】
または、上述した加圧器２０に代えて、図７（ａ）に示すように、シリンダ２１と、このシリンダ２１と燃料タンク１０とを接続する第１配管２８に設けられた真空加圧ポンプ４４と、からなる加圧器２０Ａを設けて、この加圧器２０Ａを制御部６０により制御して、気相部１７にシリンダ２１内の気体を押し込んだり又は気相部１７からその気体を引き出したりしてもよく、図７（ｂ）に示すように、シリンダ２１と、第１配管２８に設けられた開閉弁４５と、シリンダ２１の側壁２１ｂ等に設けられたヒータ４６と、からなる加圧器２０Ｂを設けて、この加圧器２０Ｂを制御部６０により制御して、開閉弁４５を閉じた状態でシリンダ２１内の気体を加熱したのち開閉弁４５を開いて、加熱により膨張した気体を気相部１７に押し込んだりしてもよく、本発明の目的に反しない限り、気相部１７に気体を押し込み又は気相部１７から気体を引き出すように当該気体を移送するための構成については任意である。
【００８０】
（第２の実施形態）
以下、本発明の内容量推定装置の第２の実施形態を備える車両燃料システムを、図８〜図１２を参照して説明する。
【００８１】
図８に示すように、車両燃料システム（図中、符号２で示す）は、容器としての燃料タンク１０と、燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量を推定する内容量推定装置としての液量推定装置７と、を有している。なお、第２の実施形態において、上述した第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付して、説明を省略する。
【００８２】
液量推定装置７は、気密タンク３１と、配管３９と、流量規制手段としてのオリフィス４３と、開閉弁４５と、加熱手段としてのヒータ４６と、流動状態検知手段としてのフロースイッチ５６と、気相部圧力情報測定手段としての気相部圧力センサ５８と、気密タンク温度測定手段としての気密タンク温度センサ５９と、制御部６０と、を有している。
【００８３】
気密タンク３１は、燃料タンク１０と別体で設けられ、当該燃料タンク１０に近接して配置されており、本実施形態においては、直方体の箱形形状で容積１．０Ｌとなるように形成されている。気密タンク３１は、配管３９によって燃料タンク１０に接続されている。この配管３９は、その一端３９ａが、燃料タンク１０の側壁１０ｂの上端に接続され、他端３９ｂが、気密タンク３１の下壁３１ｃに接続されている。つまり、気密タンク３１は、燃料タンク１０と別体で設けられるとともに、燃料タンク１０の上部、即ち、燃料タンク１０内の気相部１７に接続されている。これにより、気密タンク３１には、気相部１７と同じ気体が充填される。
【００８４】
オリフィス４３は、上述した第１の実施形態のオリフィス４１と同様のものであり、配管３９の横断面と同形状の板状で、その中央部分に小径の貫通孔４３ａが設けられた部材であり、配管３９に気体の流動方向に垂直（即ち、貫通孔４３ａの軸が流動方向に平行）になるように設けられている。オリフィス４３は、貫通孔４３ａを通じて気体を流動させることにより、配管３９に流れる気体の流量を規制する。本実施形態において、オリフィス４３は、規制流量が１００ｃｃｍ（圧力差１気圧において、流量が１００ｃｃ／分）のものを用いている。オリフィス４３の構成については、後述するフロースイッチ５６にて気体の流動が検知できる流量となるように、装置構成などに応じて適宜定められる。または、オリフィス４３を設けず、配管３９自体が気体の流量を規制する流量規制部材として機能するように、配管３９の内径を細く形成する等してもよい。
【００８５】
開閉弁４５は、上述した第１の実施形態の開閉弁４２と同様のものであり、例えば、電磁弁などで構成されており、配管３９にオリフィス４３と直列に設けられて、その開閉によって配管３９を開放又は閉塞するように動作する。つまり、開閉弁４５は、気相部１７と気密タンク３１との接続を開いたり閉じたりするように設けられている。開閉弁４５は、後述する制御部６０に電気的に接続されており、当該制御部６０からの制御信号によって制御される。
【００８６】
ヒータ４６は、例えば、電熱線やハロゲンヒータ、カーボンヒータなどの電気エネルギーから熱を生成して放出することにより対象物を加熱するための周知の加熱器である。勿論、電気以外にも各種燃料の燃焼などにより熱を放出するものであってもよい。ヒータ４６は、気密タンク３１の４つの側壁３１ｂに密着して設けられており、各側壁３１ｂを介して気密タンク３１内の気体を加熱してその温度を上昇（即ち、昇温）させる。
【００８７】
また、ヒータ４６によって、気密タンク３１内の気体を効率よく加熱するとともに、配管３９や燃料タンク１０がヒータ４６の熱の影響を受けないようにするために、図示しないグラスウールなどからなる断熱材などによってヒータ４６を覆う等の断熱処理が施されている。これにより、気密タンク３１及び気相部１７の圧力及び温度は、ヒータ４６による加熱及び気相部１７への気体の押し込みが無い状態では安定している。「圧力及び温度が安定」とは、値の変動が全くない場合と、液量の推定に支障が無い程度の小さい変動幅がある場合とを含む。ヒータ４６は、後述する制御部６０に電気的に接続されており、当該制御部６０からの制御信号によって制御される。
【００８８】
本実施形態において、気密タンク３１は直方体の箱形形状に形成され、ヒータ４６は、気密タンク３１の４つの側壁３１ｂに密着して設けられているものであったが、これに限定されるものではなく、例えば、気密タンク３１が長尺の管状に形成されており、その外周面に、ヒータ４６としての電熱線が巻き付けられている構成など、気密タンク３１内の気体を加熱可能なものであれば、これらの構成は任意である。
【００８９】
開閉弁４５を開いた状態では、気相部１７と気密タンク３１とが配管３９を通じて接続されて、それぞれの圧力は同一になる。そして、開閉弁４５を閉じると気密タンク３１は密閉状態となり、この状態において、ヒータ４６により気密タンク３１内の気体を加熱すると、気密タンク３１内の圧力が気相部１７の圧力より高くなる。そして、開閉弁４５を開くと、気相部１７と気密タンク３１との圧力差を解消するように、気密タンク３１から気相部１７に気体が流れる。つまり、気密タンク３１の気体が、気相部１７に押し込まれる。
【００９０】
フロースイッチ５６は、上述した第１の実施形態のフロースイッチ５５と同様のものであり、気体の流動有無状態を検知するためのセンサである。フロースイッチ５６は、配管３９にオリフィス４３と直列に設けられており、配管３９内に気体が流動している流動有り状態、気体が流動していない流動無し状態を検知する。フロースイッチ５６は、後述する制御部６０に電気的に接続されており、検知した気体の流動有り状態、流動無し状態に応じた電気信号を制御部６０に出力する。
【００９１】
気密タンク温度センサ５９は、例えば、サーミスタや熱電対などで構成されて、気密タンク３１の上壁３１ａに設けられており、気密タンク３１内の温度を測定する。気密タンク温度センサ５９は、後述する制御部６０に電気的に接続されており、測定した気密タンク３１内の温度に応じた電気信号を制御部６０に出力する。
【００９２】
制御部６０のマイクロコンピュータ６１が備えるメモリ６５には、図１０に一例を示すように、気相部１７の所定の圧力（押込前圧力）のときに、ヒータ４６により気密タンク３１の気体が所定温度に加熱されて開閉弁４５が開かれた後における気密タンク３１から気相部１７に気体が流動している状態の継続時間を示す流動継続時間Ｔと、その後流動が無くなり気相部１７の圧力と気密タンク３１の圧力とが平衡したときの気相部１７の圧力Ｐｍ３（平衡圧力）と、の関係を示す平衡圧力関係情報Ｈが格納されている。この平衡圧力関係情報Ｈは、例えば、予備計測やシミュレーションなどによって得られたグラフを示す関数（回帰式）やデータテーブルなどであり、気相部１７に気体が押し込まれる前の圧力毎に複数個設けられている。本実施形態では、図１１に模式的に示すように、気相部１７に気体が押し込まれる前の圧力（押込前圧力）が０．１０ＭＰａから３．００ＭＰａまで０．０１ＭＰａ毎に複数個の平衡圧力関係情報Ｈが格納されている。
【００９３】
これら気相部１７と気密タンク３１とにおいて、気相部１７と気密タンク３１とをそれぞれ同一の初期圧力Ｐ１としたのち、開閉弁４５を閉じて気密タンク３１を密閉し、その内部の気体を加熱して当該気密タンク３１内の圧力を初期圧力Ｐ１から変化後圧力Ｐ２に変化させたのち開閉弁４５を開いて気相部１７と気密タンク３１とを連通すると、これら気相部１７と気密タンク３１との圧力差を解消するようにこれらの間において気体が流動する。そして、気体の流動が無くなり圧力差が解消された平衡状態になると、これら気相部１７及び気密タンク３１の圧力が平衡圧力Ｐ３になる。
【００９４】
このときの気体の流動総量と気相部１７の容積との間には相関関係がある。即ち、気相部１７と気密タンク３１とを連通させたあとには、気相部１７の圧力と気密タンク３１内の圧力との圧力差が徐々に小さくなり平衡圧力Ｐ３に向かうが、気相部１７の容積が大きいほど、気相部１７における平衡圧力Ｐ３に向かう圧力変化量（初期圧力Ｐ１と平衡圧力Ｐ３との圧力差）は小さくなり、また、気密タンク３１における平衡圧力Ｐ３に向かう圧力変化量（変化後圧力Ｐ２と平衡圧力Ｐ３との圧力差）は大きくなり、そのため、気体の流動総量が増加し、また、気体の流動総量に応じて気体が流動している流動継続時間Ｔも増加する。このことから、気相部１７の容積が大きいほど平衡圧力Ｐ３が低くなって、流動継続時間Ｔが長くなり、つまり、図１０に示すように、流動継続時間Ｔが長くなるほど、平衡圧力Ｐ３（即ち、気相部１７の圧力Ｐｍ３）が低くなる。即ち、流動継続時間Ｔと平衡圧力Ｐ３との間にも相関関係がある。また、気相部１７の初期圧力（押込前圧力）が高いほど、気体の密度が高く、気体が流動しにくいので、流動継続時間Ｔが長くなる（図１０のグラフが全体的に上方に移動する）傾向にある。
【００９５】
また、マイクロコンピュータ６１が備える図示しないインタフェース部は、開閉弁４５、ヒータ４６、フロースイッチ５６、気相部圧力センサ５８、及び、気密タンク温度センサ５９のそれぞれと、ＣＰＵ６２と、を接続しており、これら間での各種信号の送受を可能としている。
【００９６】
次に、上述したＣＰＵ６２が実行する本発明に係る処理（内容量推定処理２）の一例を、図１２に示すフローチャートを参照して説明する。
【００９７】
車両のイグニッションスイッチがオンされると、車両燃料システム２に電源が供給されて制御部６０のＣＰＵ６２が動作を開始し、ＣＰＵ６２は、所定の初期化処理を実行する。そして、ＣＰＵ６２は、初期化処理が終了した後に、例えば、一定周期などの所定のタイミングで、図１２のフローチャートに示すステップＴ１００に進む。
【００９８】
ステップＴ１００では、開閉弁４５を開くように開閉弁４５に制御信号を送出する。これにより、開閉弁４５は、配管３９を開放して気相部１７と気密タンク３１との接続を開く。そして、ステップＴ１０５に進む。
【００９９】
ステップＴ１０５では、所定の圧力調整時間が経過するまで待つ。この圧力調整時間は、気相部１７の圧力、及び、気密タンク３１の圧力が同一となるまでの待ち時間である。そして、圧力調整時間経過後に、ステップＴ１１０に進む。「圧力が同一」とは、厳密に同一の場合と、液量の推定に支障が無い程度の小さい差異がある場合とを含む。
【０１００】
または、このような処理に代えて、気相部１７と気密タンク３１とにそれぞれ圧力センサを設けて、これらセンサによって測定された圧力が同一になるまで待つようにしてもよく、つまり、気相部１７及び気密タンク３１のそれぞれにおける圧力がそれぞれ同一になるように開閉弁を制御する処理を行うものであればよい。
【０１０１】
ステップＴ１１０では、気相部圧力センサ５８から出力された電気信号に基づいて、気相部圧力センサ５８によって測定された気相部１７の圧力Ｐｍ１（初期圧力Ｐ１）を検出し、気密タンク温度センサ５９から出力された電気信号に基づいて、気密タンク温度センサ５９によって測定された気密タンク３１内の温度Ｔｓ１を検出する。そして、ステップＴ１１５に進む。
【０１０２】
ステップＴ１１５では、開閉弁４５を閉じるように開閉弁４５に制御信号を送出する。これにより、開閉弁４５は、配管３９を閉塞して気相部１７と気密タンク３１との接続を閉じ、気密タンク３１が密閉される。そして、ステップＴ１２０に進む。
【０１０３】
ステップＴ１２０では、気密タンク３１内の気体を所定の目標温度になるまで加熱するようにヒータ４６を駆動するための制御信号を、当該ヒータ４６に送出する。これにより、ヒータ４６は、気密タンク３１内の気体を加熱してその温度を目標温度Ｔｔまで上昇させる。本実施形態において、ステップＴ１１０で測定した気密タンク３１内の温度Ｔｓ１と、目標温度Ｔｔと、の比が、所定の値（Ｔｔ：Ｔｓ１＝６：５）となるように、目標温度Ｔｔが定められている。また、上述した平衡圧力関係情報Ｈは、気密タンク３１内の温度Ｔｓ１と目標温度Ｔｔとの比が上記所定の値と同一になる状態において予備測定等を行い作製している。勿論、これ以外の目標温度を設定してもよい。そして、ヒータ４６による加熱により、気密タンク３１内の気体が膨張しようとするものの密閉状態であるため、気密タンク３１内の圧力が高まる。なお、これに限らず、例えば、バイメタル等の感温部材を利用して、上記目標温度以上でオフ状態になり、上記目標温度より低い所定の通電温度でオン状態となるように設定された温度スイッチを、ヒータ４１の給電線に直列に接続するとともに気密タンク２０内に配置して、気密タンク３１内の気体を目標温度に加熱しつづけるようにヒータ４６を駆動するための制御信号を、当該ヒータ４６に送出するなど、気密タンク３１内の気体を加熱するためのヒータ４６の制御方法は任意である。そして、ステップＴ１３０に進む。
【０１０４】
ステップＴ１３０では、気密タンク温度センサ５９から出力された電気信号に基づいて、気密タンク温度センサ５９によって測定された気密タンク３１内の温度Ｔｓ２を検出する。そして、ステップＴ１４０に進む。
【０１０５】
ステップＴ１４０では、ステップＴ１３０で検出した気密タンク３１内の温度Ｔｓ２が、目標温度Ｔｔに達しているか否かを判定する。そして、目標温度Ｔｔに達していないときはステップＴ１３０に戻り（Ｔ１４０でＮ）、目標温度Ｔｔに達していたときステップＴ１５０に進む（Ｔ１４０でＹ）。
【０１０６】
ステップＴ１５０は、気密タンク３１内の温度が目標温度になるまで加熱した後に、開閉弁４５を開くための制御信号を開閉弁４５に送出する。これにより、開閉弁４５は、配管３９を開放して気相部１７と気密タンク３１との接続を開き、これらが互いに連通される。これにより、気密タンク３１内の気体が膨張して、気相部１７に押し込まれる。また、ステップＴ１５０では、開閉弁４５を開いた後も気密タンク３１内の温度が上記目標温度Ｔｔを維持するようにヒータ４６を駆動制御するための制御信号を、ヒータ４６に送出する。そして、ステップＴ１６０に進む。
【０１０７】
なお、ＣＰＵ６２によって、インジェクタ開度や燃料の流量などを示す各種電気信号などに基づいて燃料消費量を検出するとともに、燃料消費量が所定の基準値を超えるときなど、燃料Ｆの液量の変動が大きいときに上記ステップＴ１００〜Ｔ１４０を予め実行しておき、燃料消費量が所定の基準値以下のときなど、燃料Ｆの液量の燃料残量の変動が小さいときに、本ステップＴ１５０を実行して上記制御信号を開閉弁４５に送出するようにしてもよい。これにより、燃料Ｆの流入や流出により燃料タンク１０内の液量が変動している場合など当該液量の推定に適さない状態において、気密タンク３１と気相部１７との接続を閉じて、気密タンク３１内の気体を加熱して圧力を高めておき、そして、液量の変動が収まった場合など当該液量の推定に適した状態において、気密タンク３１と気相部１７との接続を開いて、気密タンク３１内の気体を膨張させて一時に気相部１７に押し込むことにより、液量の推定に要する時間を短くすることができる。
【０１０８】
ステップＴ１６０では、フロースイッチ５６から出力された電気信号に基づいて、フロースイッチ５６によって検知された配管３９内の気体の流動状態を検出し、流動有り状態が検出されるまで待ってから、タイマ６６によって、気体が流動している状態の継続時間を示す流動継続時間Ｔの計時を開始する。そして、ステップＴ１７０に進む。
【０１０９】
ステップＴ１７０では、フロースイッチ５６から出力された電気信号に基づいて、フロースイッチ５６によって検知された配管３９内の気体の流動状態を検出し、流動有り状態が検出されたときは当該流動状態の検出を継続し（Ｔ１７０でＹ）、流動無し状態、即ち、気相部１７と気密タンク３１との圧力が平衡した状態が検出されたときステップＴ１８０に進む。
【０１１０】
ステップＴ１８０では、タイマ６６による流動継続時間Ｔの計時を停止する。そして、ステップＴ１９０に進む。
【０１１１】
ステップＴ１９０では、ステップＴ１１０で検出された気相部１７の圧力Ｐｍ１と、ステップＴ１８０で計時された流動継続時間Ｔと、に基づいて、気相部１７と気密タンク３１との圧力が平衡した後の気相部１７の圧力Ｐｍ３（平衡圧力Ｐ３）を取得（検出）する。
【０１１２】
具体的には、開閉弁４５が開かれて気相部１７に気体が押し込まれる前の当該気相部１７の圧力Ｐｍ１（押込前圧力）によって特定される平衡圧力関係情報Ｈに、流動継続時間Ｔを当てはめることにより、この平衡圧力関係情報Ｈから気相部１７の圧力Ｐｍ３を取得する。
【０１１３】
気相部の圧力Ｐｍ３の取得の一例を示すと、気相部１７に気体が押し込まれる前の圧力Ｐｍ１が１．００ＭＰａのとき、平衡圧力関係情報Ｈとして、図１０のグラフが特定され、そして、流動継続時間Ｔが４８秒だったとすると、上記グラフから、気相部１７の圧力Ｐｍ３を１．０１０００ＭＰａとして取得する。そして、ステップＴ２００に進む。
【０１１４】
ステップＴ２００では、ステップＴ１１０で検出された気相部１７の圧力Ｐｍ１及び気密タンク３１内の温度Ｔｓ１と、ステップＴ１３０で検出された気密タンク３１内の温度Ｔｓ２と、ステップＴ１９０で取得された気相部１７の圧力Ｐｍ３と、に基づいて、燃料タンク１０の容積ＶＴのうち気相部１７に対応する部分の容積ＶＡ（以下、気相部容積ＶＡという）を算出する。
【０１１５】
この算出に用いる式の導出について以下に示す。気相部１７の容積をＶＡ、気密タンク３１の容積をＶｓ、開閉弁４５が開かれて気相部１７に気体が押し込まれる前の気相部１７の圧力（即ち、気密タンク３１の圧力）をＰｍ１（初期圧力Ｐ１）、ヒータ４６による加熱前の気密タンク３１の温度をＴｓ１、加熱後の気密タンク３１の温度をＴｓ２、加熱後の気密タンク３１の圧力をＰｓ２（変化後圧力Ｐ２）、開閉弁４５が開かれた後に気相部１７と気密タンク３１の圧力が平衡した後の気相部１７の圧力をＰｍ３（平衡圧力Ｐ３）、開閉弁４５が開かれた後に圧力平衡に至るまでの時間（流動継続時間）をＴ、とする。
【０１１６】
気密タンク３１の気体を加熱することにより温度がＴｓ１からＴｓ２に上昇したとき、気密タンクの容積Ｖｓは変わらないので、
Ｐｓ２＝（Ｔｓ２／Ｔｓ１）×Ｐｍ１・・・（２．１）
となる。
【０１１７】
そして、開閉弁４５が閉じられているので気相部１７の圧力はＰｍ１のままであり、気相部１７と気密タンク３１とに圧力差が生じ、その後、開閉弁４５が開かれることにより、気相部１７の圧力がＰｍ３に平衡するまでの流動継続時間Ｔの間、気密タンク３１から気相部１７に気体が流動する。そして、平衡後の気相部１７の圧力Ｐｍ３は、ボイルの法則により、
Ｐｍ３×（Ｖｓ＋ＶＡ）＝Ｐｍ１×（（Ｔｓ２／Ｔｓ１）×Ｖｓ＋ＶＡ）
Ｐｍ３＝Ｐｍ１（（Ｔｓ２／Ｔｓ１）×Ｖｓ＋ＶＡ）／（Ｖｓ＋ＶＡ）
・・・（２．２）
となり、この（２．２）式を変形すると、
ＶＡ＝（（Ｐｍ３−（Ｔｓ２／Ｔｓ１）Ｐｍ１）×Ｖｓ）／（Ｐｍ１−Ｐｍ３）
・・・（２．３）
が導かれ、この（２．３）式を用いて、気相部容積ＶＡを算出する。そして、ステップＴ２１０に進む。
【０１１８】
ここで、上記（２．２）式から、気相部１７の容積ＶＡが大きいほど、気相部１７の圧力Ｐｍ３が低い状態で平衡するので、気体流動の流動継続時間Ｔが長くなることが予想できる。つまり、気相部１７の容積ＶＡが大きいほど、平衡後の気相部１７の圧力Ｐｍ３が低くなり、そして、圧力Ｐｍ３が低いほど、気体の流動に伴う気相部１７の圧力変化量（圧力Ｐｍ１→圧力Ｐｍ３）が小さく、気密タンクの圧力変化量（圧力Ｐｓ２→圧力Ｐｍ３）が大きくなるので、気体の流動総量が多くなるとともに流動継続時間Ｔが長くなる。
【０１１９】
ステップＴ２１０では、燃料タンク１０内の容積ＶＴからステップＴ２００で算出した気相部容積ＶＡを差し引くことにより、当該燃料タンク１０の容積ＶＴのうち液相部１８に対応する部分の容積ＶＬ（以下、液相部容積ＶＬという）を算出し、この液相部容積ＶＬを燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬとする。そして、車両に搭載された図示しない燃料計に、液量ＶＬを表示するための信号を送出する。そして、本フローチャートの処理を終了する。
【０１２０】
上述したステップＴ１２０〜Ｔ１５０が、請求項中の気体押込制御手段に相当し、ステップＴ１９０が、請求項中の平衡圧力検出手段に相当し、ステップＴ１１０、Ｔ２００、Ｔ２１０が、請求項中の内容量推定手段に相当する。
【０１２１】
次に、上述した車両燃料システム２における本発明に係る動作例について説明する。
【０１２２】
車両のイグニッションスイッチがオンされると、車両燃料システム２は動作を開始して、周期的（例えば、３分毎）に燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量の推定を行う。この液量ＶＬの推定において、まず、開閉弁４５を開き（Ｔ１００）、気相部１７、及び、気密タンク３１の圧力が同一となる圧力調整時間の経過を待ち（Ｔ１０５）、その後、気相部１７の圧力Ｐｍ１と気密タンク３１内の温度Ｔｓ１とを検出する（Ｔ１１０）。そして、開閉弁４５によって気相部１７と気密タンク３１との接続を閉じて気密タンク３１を密閉状態として（Ｔ１１５）、ヒータ４６によって気密タンク３１内の気体を加熱しながら、気密タンク３１内の温度Ｔｓ２を検出して、この温度Ｔｓ２が所定の目標温度Ｔｔになるまで加熱したのちに、気相部１７と気密タンク３１との接続を開く（Ｔ１２０〜Ｔ１５０）。これにより、気相部１７と気密タンク３１との間に圧力差が生じて気密タンク３１から気相部１７に気体が押し込まれ、そして、この気体の押し込みによる気相部１７から気密タンク３１に気体が流動している状態の継続時間を示す流動継続時間Ｔを計時する（Ｔ１６０〜Ｔ１８０）。
【０１２３】
そして、開閉弁４５が開かれて気相部１７に気体が押し込まれる前の気相部１７の圧力Ｐｍ１と、計時した流動継続時間Ｔを用いて、平衡圧力関係情報Ｈから平衡状態における気相部１７の圧力Ｐｍ３を取得する（Ｔ１９０）。そして、気相部１７の圧力Ｐｍ１と、平衡状態における気相部１７の圧力Ｐｍ３と、気密タンク３１内の気体を加熱する前の気密タンク３１内の温度Ｔｓ１と、気密タンク３１内の気体を目標温度Ｔｔになるまで加熱した後で且つ開閉弁４５が開かれる前の気密タンク３１内の温度Ｔｓ２と、を用いて、ボイルの法則から燃料タンク１０の気相部容積ＶＡを算出し（Ｔ２００）、この気相部容積ＶＡを燃料タンク１０の容積ＶＴから差し引くことで液相部容積ＶＬを算出して、この液相部容積ＶＬを、燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬとして求めて、燃料計に表示する（Ｔ２１０）。
【０１２４】
次に、車両燃料システム２における燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬの推定例を示す。
【０１２５】
燃料タンク１０の容積ＶＴが１００Ｌ、気密タンク３１の容積が１．０Ｌ、であり、上述した内容量推定処理において、開閉弁４５が開かれて気体が押し込まれる前の気相部１７の圧力Ｐｍ１が１．００ＭＰａとなり、加熱前の気密タンク３１内の温度Ｔｓ１が３００Ｋ、加熱後の気密タンク３１内の温度Ｔｓ２が３６０Ｋとなり、開閉弁が開かれたのち気相部１７から気密タンク３１に気体が流動している状態の継続時間を示す流動継続時間Ｔが２８秒となったものとする。
【０１２６】
このとき、気相部１７に気体が押し込まれる前の当該気相部１７の圧力Ｐｍ１が、１．００ＭＰａであるので、平衡圧力関係情報Ｈとして、図１０に示すグラフが特定される。そして、このグラフに、流動継続時間Ｔである２８秒を当てはめると、気相部１７の圧力Ｐｍ３として、１．０１８１８ＭＰａが取得される。
そして、気相部容積ＶＡは、上記（２．３）式から、
ＶＡ＝（（１．０１８１８−（３６０／３００）×１．００）×１．０）
／（１．００−１．０１８１８）
＝１０．０Ｌ
となり、この気相部容積ＶＡを燃料タンク１０の容積ＶＴから差し引くと、液相部容積ＶＬ、即ち、燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬは、
ＶＬ＝１００−１０．０＝９０．０Ｌ
となる。このようにして、燃料タンク１０内の燃料Ｆの液量ＶＬを推定する。
【０１２７】
以上より、本実施形態によれば、気密タンク３１が、燃料タンク１０と別体で設けられるとともに配管３９によって燃料タンク１０内の気相部１７に接続されており、開閉弁４５を閉じてヒータ４６により気密タンク３１内の気体を加熱したのち開閉弁４５を開くと、気密タンク３１内の気体が膨張して気相部１７と気密タンク３１との間で気体が流動し、フロースイッチ５６によって流動有り状態が検知されてから流動無し状態が検知されるまでの流動継続時間Ｔを計時して、この流動継続時間Ｔに基づいて、気相部１７と気密タンク３１との間で圧力が平衡したときの気相部１７の圧力Ｐｍ３（平衡圧力）を検出して、この圧力平衡状態での気相部１７の圧力Ｐｍ３を燃料タンク１０内の液量の推定に用いる。これにより、広範囲の圧力測定に比べて、流動継続時間Ｔの計時については容易に分解能を高くすることができ、そのため、平衡圧力Ｐｍ３の検出精度を高めることができ、燃料タンク１０内の液量を正確に推定できる。また、ヒータ４６によって気密タンク３１内の気体を加熱することにより膨張させて気相部１７に当該気体を押し込むので、気相部１７に気体を押し込む加圧器等の気体移送手段を別途設ける必要が無く、液量推定装置７及び車両燃料システム２を小型化できる。また、例えば、電熱線やハロゲンヒータなどの加熱手段としてのヒータ４６を用いることにより、可動部を有する駆動機構等を用いることなく気相部１７に気体を押し込むことができ、そのため、可動部の数を少なくして信頼性を向上させることができる。
【０１２８】
また、気相部１７の圧力を測定する気相部圧力センサ５８を有し、ＣＰＵ６２が、気相部圧力センサ５８によって測定された、開閉弁４５が開かれて膨張した気体が気相部１７に押し込まれる前の気相部１７の圧力Ｐｍ１を検出して、この検出した気相部１７の圧力Ｐｍ１を燃料タンク１０の液量の推定に用いる。ボイルの法則等を用いて液量を推定するためには、燃料タンク１０内の気相部１７の初期圧力（即ち、開閉弁４５が開かれて膨張した気体が気相部１７に押し込まれる前の圧力Ｐｍ１）を用いる必要があるところ、燃料タンク１０の周囲温度などの環境条件の変化がない場合等においては、気相部１７の初期圧力はほぼ一定に保たれているので、当該初期圧力を予め測定するとともにメモリ６５等に保持するなどして、液量の推定毎の気相部１７の初期圧力の測定を不要とすることができるが、上記環境条件等により気相部１７の初期圧力の変化がある場合には液量の推定精度が低下してしまう。そして、本実施形態では、気相部圧力センサ５８によって測定した気相部１７の初期圧力を液量の推定に用いることができ、そのため、環境条件等により気相部１７の初期圧力が変化してしまう場合においても、液量の推定精度を確保することができる。
【０１２９】
また、配管３９に設けられ、この配管３９内を流動する気体の流量を規制するオリフィス４３を有しているので、流動継続時間Ｔをより長くでき、そのため、オリフィス４３が無い構成に比べて、計時単位当たりの流量を小さくでき、相対的に流動継続時間Ｔの計時について分解能をより高くすることができ、上述した気相部１７の圧力Ｐｍ３（平衡圧力）の検出精度をより高めて、燃料タンク１０内の液量をより正確に推定できる。
【０１３０】
本実施形態において、気相部圧力センサ５８が燃料タンク１０に設けられていたが、これに限定されるものではなく、例えば、気相部圧力センサ５８を気密タンク３１の上壁３１ａに取り付けて、開閉弁４５により気相部１７と気密タンク３１との接続が開かれているときの気密タンク３１内の圧力を、気相部１７の圧力として測定するように設けられていてもよい。これにより、気密タンク３１側に液量推定装置７の構成部品をまとめることができ、組立作業性を向上できる。
【０１３１】
また、上述した各実施形態において、流動状態検知手段としてのフロースイッチ５５、５６を用いて気体の流動有無状態を検知するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、気相部圧力センサ５８によって気相部１７の圧力を一定時間間隔で測定して、測定した値の変化があったときを流動有り状態と判定し、検出した値の変化が無かったときを流動無し状態と判定するなど、気相部圧力センサ５８を流動状態検知手段として用いてもよく、本発明の目的に反しない限り、流動状態検知手段の構成は任意である。
【０１３２】
また、上述した各実施形態においては、気相部圧力センサ５８を備えるものであったが、これに限定されるものではない。この気相部圧力センサ５８に代えて、例えば、気相部１７の温度を測定するとともに、当該温度に応じた電気信号を出力する温度センサなどを設けてもよい。この場合、予め気相部１７の主成分となる気体の蒸気圧をメモリなどに格納しておき、この蒸気圧と気相部１７の温度とによって気相部１７の圧力を求めて、この圧力を用いて燃料タンク１０の液量を推定する。つまり、気相部の温度は、その圧力と関係があり、即ち、気相部の圧力に応じた情報に相当し、この気相部の温度を測定する温度センサは、気相部圧力情報測定手段として機能する。これにより、気相部１７が取りうる温度範囲は、一般的な温度センサによって十分な分解能を得られる程度に狭いので、測定精度を高めることができる。または、環境条件の変化が小さく、気相部１７の圧力変化がない、又は、液量の推定に影響がない程度に小さい場合など、気相部圧力センサ５８を設けずに、別途測定した気相部の圧力を予めメモリなどに記憶しておいても良い。
【０１３３】
また、上述した各実施形態において、ボイルの法則から導き出した数式を用いて、気相部１７の容積ＶＡを算出し、この気相部１７の容積ＶＡを用いて液量ＶＬを算出するものであったが、これに限定されるものではない。
【０１３４】
例えば、第１の実施形態において、図１３（ａ）に示すような、気相部１７の所定の圧力（押込前圧力）のときに所定の気体量（押込気体量）が気相部１７に押し込まれた後の気相部１７の圧力変化量ΔＰｍと、そのときの燃料タンク１０内のうち気相部１７に対応する部分の容積（気相部容積）と、の関係を示す気相部容積関係情報Ｊ１を、マイクロコンピュータ６１が備えるメモリ６５に格納し、この気相部容積関係情報Ｊ１に検出等した各種値を当てはめて、気相部１７の容積ＶＡを取得してもよい。
【０１３５】
また、第２の実施形態において、図１３（ｂ）に示すような、気相部１７の所定の圧力（押込前圧力）のときに開閉弁４５が開かれて気体が押し込まれた後の平衡状態における気相部１７の圧力（平衡圧力）と、そのときの燃料タンク１０内のうち気相部１７に対応する部分の容積（気相部容積）と、の関係を示す気相部容積関係情報Ｊ２を、マイクロコンピュータ６１が備えるメモリ６５に格納し、この気相部容積関係情報Ｊ２に検出等した各種値を当てはめて、気相部１７の容積ＶＡを取得してもよい。
【０１３６】
または、第１の実施形態において、図１４に示すような、気相部１７の所定の圧力（押込前圧力）のときに所定の気体量（押込気体量）が気相部１７に押し込まれた後の気相部１７の圧力変化量ΔＰｍと、そのときの燃料タンク１０内のうち液相部１８に対応する部分の容積（液相部容積）と、の関係を示す液相部容積関係情報Ｊ３を、マイクロコンピュータ６１が備えるメモリ６５に格納し、この液相部容積関係情報Ｊ３に検出等した各種値を当てはめて、液相部１８の容積ＶＬ、即ち、液量を直接取得してもよい。
【０１３７】
これら、気相部容積関係情報Ｊ１、Ｊ２及び液相部容積関係情報Ｊ３は、各実施形態における圧力変化量関係情報Ｋや平衡圧力関係情報Ｈ等と同様に、例えば、予備計測やシミュレーションなどによって得られたグラフを示す関数やデータテーブルなどであり、気相部１７の押込前圧力等毎に複数個設けられる。
【０１３８】
上述した各実施形態は、車両に搭載され、液化ガスを収容するとともにその液量を推定する車両燃料システムを説明するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、工場や家庭などに設置され、灯油やガソリン、各種薬液などを収容するとともにその液量を推定する液量推定システムなどであってもよく、本発明の目的に反しない限り、本発明を適用する装置及びシステムは任意である。また、液量の推定対象となる液体についても、液化石油ガスに限らず、例えば、窒素、酸素、アンモニアのなどの工業用途の液化ガス、又は、常温常圧で液状となる燃料（灯油、ガソリン等）、各種薬液等、本発明の目的に反しない限り、その種類は任意である。
【０１３９】
また、容器としてのタンク内の液量（内容量）の推定に限らず、例えば、ホッパーなどの容器内にある樹脂ペレット、木質ペレット、又は、粉砕ガラスなど粒状物や粉体等（以下、粒状物等という）の固体の内容量を測定するようにしても良い。この場合も、上述した本実施形態と同様に、容器内の気相部容積を算出して、容器の容積から気相部容積を差し引くことにより内容量を推定する。但し、粒状物等の固体はそれら間に空間が存在するため、当該空間が気相部容積に含まれることを考慮するとともに当該空間が粒状物等と共に占める体積を考慮して上述した各実施形態で示した内容量推定処理を適用することで、液量と同様に容器内の内容量を推定することができる。具体的には、所定空間内に粒状物等を満量充填したときに粒状物等のみが上記所定空間内で占める体積割合がＸ％で且つ粒状物等を除く空間が上記所定空間内で占める体積割合が（１００−Ｘ）％となる場合に、この粒状物等が収容される容器の容積をＶ、気相部容積をＶＡとすると、粒状物等及びそれら間の空間が上記容器内で占める内容量ＶＳは、次式により求めることができる。
ＶＳ＝（Ｖ−ＶＡ）／（Ｘ／１００）
【０１４０】
例えば、１．０ｍ3の単位収容空間内に粒状物を満量充填したときに、当該粒状物が占める体積が０．８ｍ3（８０％）で且つ粒状物間の空間が占める体積が０．２ｍ3（２０％）となる場合に、この粒状物が収容される容器の容積を１０．０ｍ3とすると、上述した内容量推定処理を適用して気相部容積ＶＡを求めたときに、気相部容積ＶＡが９．２ｍ3であれば、粒状物の内容量ＶＳが容器の１０分の１（（１０．０−９．２）／（８０／１００）＝１．０ｍ3）となり、気相部容積ＶＡが６．０ｍ3であれば、粒状物の内容量ＶＳが容器の半量（（１０．０−６．０）／（８０／１００）＝５．０ｍ3）となり、気相部容積ＶＡが２．０ｍ3であれば、粒状物の内容量ＶＳが容器の満量（（１０．０−２．０）／（８０／１００）＝１０．０ｍ3）となる。また、このような粒状物や粉体に限らず、例えば、容器としての倉庫内の貨物量（内容量）を推定するなど、本発明の目的に反しない限り、本発明を適用する装置及びシステムは任意であり、また、容器内の内容量の推定対象となる固体の種類、形状等は任意である。
【０１４１】
なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【０１４２】
１、２    車両燃料システム（内容量推定システム）
６、７    液量推定装置（内容量推定装置）
１０    燃料タンク（容器）
１７    燃料タンク内の気相部（気相部）
１８    燃料タンク内の液相部
２０    加圧器（気体移送手段）
２８    第１配管
３８    第２配管（配管）
３９    配管
４１、４３    オリフィス（流量規制手段）
４２、４５    開閉弁
４６    ヒータ（加熱手段）
５５、５６  フロースイッチ（流動状態検知手段）
５８    気相部圧力センサ（気相部圧力情報測定手段）
５９    気密タンク温度センサ（気密タンク温度測定手段）
６０    制御部
６２    ＣＰＵ（気体移送制御手段、気体押込制御手段、圧力変化量検出手段、平衡圧力検出手段、内容量推定手段）
６６    タイマ（流動継続時間計時手段）
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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