CN109695525B - 燃料余量推定装置及燃料蒸气密闭系统的异常诊断装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种燃料余量推定装置及燃料蒸气密闭系统的异常诊断装置，无论有无燃料补给均高精度地推定燃料箱内的燃料余量。燃料余量推定装置具有：信息获取部，其获取燃料蒸气密闭系统所涉及的密闭系统内压的信息，其中该燃料蒸气密闭系统包含燃料箱、通气路以及碳罐；控制部，其通过负压泵的动作来进行存在于燃料蒸气密闭系统的包含燃料蒸气在内的气体的流量控制；以及燃料余量推定部，其基于燃料蒸气密闭系统的整体体积和上述气体的所占体积，推定燃料余量。燃料余量推定部基于对燃料蒸气密闭系统以规定的单位时间实施了减压处理时的减压处理前后的密闭系统内压的变位量、以及伴随着减压处理的气体的基准排出速度，推定气体的所占体积。

Description

燃料余量推定装置及燃料蒸气密闭系统的异常诊断装置
技术领域
本发明涉及推定燃料箱内的燃料余量的燃料余量推定装置、及燃料蒸气密闭系统的异常诊断装置。
背景技术
在搭载有内燃机的车辆，设有收纳燃料的燃料箱。在燃料箱设有检测燃料箱内的燃料液位的燃料液位传感器。若燃料液位传感器发生了故障，则无法知晓燃料余量。由此给车辆的正常运行造成影响。
于是，在专利文献1中，记载有对检测燃料液位的燃料液位仪进行故障诊断的故障诊断装置的发明。在专利文献1的故障诊断装置中，通过累计来自燃料喷射阀的燃料喷射量来求出燃料消耗量，在燃料喷射量的累计值与燃料液位仪输出(燃料余量的变位)的相关性偏离了的情况下，将燃料液位仪诊断成发生故障。
根据专利文献1的故障诊断装置，能够可靠地进行燃料液位仪的故障诊断。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-10574号公报
发明内容
然而，在专利文献1的故障诊断装置中，为了可靠地进行燃料液位仪的故障诊断，需要实施一些对策，如适时地掌握燃料的补给时期，并在补给燃料时将燃料喷射量的累计值初始化等。
本发明是鉴于上述实际情况而做出的，其目的在于提供一种无论有无燃料补给均能够高精度地推定燃料箱内的燃料余量的燃料余量推定装置。
另外，本发明的目的在于提供一种能够在无论有无燃料补给均高精度地推定燃料箱内的燃料余量的同时可靠地执行燃料液位传感器的异常诊断的燃料蒸气密闭系统的异常诊断装置。
为了实现上述目的，(1)所涉及的发明的最主要特征在于，具有：信息获取部，其获取燃料蒸气密闭系统所涉及的密闭系统内压的信息，其中该燃料蒸气密闭系统包含收纳燃料的燃料箱、将上述燃料箱及大气之间连通的通气路、以及吸附在上述燃料箱中产生的燃料蒸气的碳罐(canister)；流量控制部，其通过负压源的动作来进行存在于上述燃料蒸气密闭系统的包含燃料蒸气在内的气体的流量控制；以及燃料余量推定部，其基于上述燃料蒸气密闭系统的整体体积、和存在于该燃料蒸气密闭系统中的包含燃料蒸气在内的气体的所占体积，推定燃料余量，上述燃料余量推定部基于通过上述流量控制部对上述燃料蒸气密闭系统以规定的单位时间实施了减压处理时的该减压处理前后的上述密闭系统内压的变位量、以及伴随着上述减压处理的上述气体的基准排出速度，推定上述气体的所占体积。
在(1)所涉及的发明中，燃料余量推定部基于通过流量控制部对燃料蒸气密闭系统以规定的单位时间实施了减压处理时的减压处理前后的密闭系统内压的变位量、及伴随着减压处理的气体的基准排出速度，推定存在于燃料蒸气密闭系统中的包含燃料蒸气在内的气体的所占体积。而且，燃料余量推定部基于密闭系统整体体积和上述气体的所占体积来推定燃料余量。
发明效果
根据本发明，由于基于燃料蒸气密闭系统的整体体积、和存在于燃料蒸气密闭系统中的包含燃料蒸气在内的气体的所占体积来推定燃料余量，因此无论有无燃料补给均能够高精度地推定燃料箱内的燃料余量。
附图说明
图1A是表示内含本发明的实施方式的燃料余量推定装置的燃料蒸气密闭系统的异常诊断装置的概要的整体结构图。
图1B是异常诊断装置所具有的诊断模块(通常时)的概略结构图。
图1C是异常诊断装置所具有的诊断模块(异常诊断时)的概略结构图。
图2是异常诊断装置的功能框结构图。
图3是表示异常诊断装置执行的燃料液位传感器的异常诊断处理流程的流程图。
图4是表示具有由燃料液位传感器检测出的燃料液位检测值相对于实际的燃料余量不匹配的不灵敏区域的情况的说明图。
图5A是表示在燃料液位检测值取到与满箱液位所涉及的不灵敏区域相对应的值的情况下，下达燃料液位传感器为正常这一主旨的诊断的情形下的各值的时间推移的时序图。
图5B是表示在燃料液位检测值取到与满箱液位所涉及的不灵敏区域相对应的值的情况下，下达燃料液位传感器为异常这一主旨的诊断的情形下的各值的时间推移的时序图。
图6A是概念性地表示在燃料箱内不存在燃料蒸气的情况下通过负压泵以规定时间对密闭系统空间进行了减压时密闭系统内压发生变化的机制的说明图。
图6B是概念性地表示在燃料箱内存在燃料蒸气的情况下通过负压泵以规定时间对密闭系统空间进行了减压时密闭系统内压发生变化的机制的说明图。
图6C是将在燃料箱内存在燃料蒸气的情况下的密闭系统内压的经时变化特性、和在燃料箱内不存在燃料蒸气的情况下的密闭系统内压的经时变化特性进行对比来示出的说明图。
附图标记说明
10 异常诊断装置
11 燃料余量推定装置
13 燃料箱
15 碳罐
37 通气路
51 负压泵(负压源)
65 信息获取部
67 燃料余量推定部
69 异常诊断部
71 控制部(流量控制部)
具体实施方式
以下适当参照附图来详细说明本发明的实施方式的燃料余量推定装置、以及燃料蒸气密闭系统的异常诊断装置。
〔本发明的实施方式的燃料蒸气密闭系统的异常诊断装置10的概要〕
首先，关于内含本发明的实施方式的燃料余量推定装置11的燃料蒸气密闭系统的异常诊断装置10的概要，列举适用于作为驱动源而具有内燃机及电动马达(均未图示)的混合动力式车辆的例子，参照附图来进行说明。
此外，在以下所示的附图中，对相同的部件或相当的部件之间标注相同的附图标记。另外，为便于说明，而存在部件的尺寸及形状变形或夸张地示意性表示的情况。
图1A是表示内含本发明的实施方式的燃料余量推定装置11的燃料蒸气密闭系统的异常诊断装置10的概要的整体结构图。图1B是异常诊断装置10所具有的诊断模块49(通常时)的概略结构图。图1C是异常诊断装置10所具有的诊断模块49(异常诊断时)的概略结构图。图2是异常诊断装置10的功能框结构图。
如图1A所示，内含本发明的实施方式的燃料余量推定装置11的燃料蒸气密闭系统的异常诊断装置10适用于具备蓄留汽油等燃料的燃料箱13、及具有吸附在燃料箱13中产生的燃料蒸气的功能的碳罐15的车辆，且具有进行异常诊断装置10及燃料余量推定装置11的统括控制的ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)17。
在燃料箱13上设有燃料入口管19。在燃料入口管19上设有将其上游部19a与燃料箱13之间连通连接的循环管20。在燃料入口管19中的与燃料箱13相反的一侧设有供供油枪的喷嘴(均未图示)插入的供油口19b。在供油口19b上安装有螺纹式的盖23。
如图1A所示，在燃料箱13设有检测燃料箱13的燃料液位的燃料液位传感器31。燃料液位传感器31具有追随燃料箱13内的燃料液位的变动而浮沉的浮子32。浮子32在需要补给燃料的最低液位32a、与相当于设计上的最高液位的满箱液位32b之间一边浮沉一边摆动。
在此，使用了“设计上的最高液位”这一表述是基于如下情况，实际上在燃料到达了满箱液位32b后也能够根据车辆的姿势等继续进行燃料的补给。
此外，最低液位32a及满箱液位32b是指在由燃料液位传感器31检测出的燃料液位检测值LVls取到与不追随实际的燃料余量Vfl的变动而两者不匹配的不灵敏区域(参照图4)相对应的值的情况下燃料液位传感器31的浮子32所在的液位。关于不灵敏区域，将在后详细叙述。
而且，在燃料箱13设有汲取燃料箱13内所蓄留的燃料并经由燃料供给通路33而向未图示的喷射器送出的燃料泵模块35。另外，在燃料箱13上设有将燃料箱13与碳罐15之间连通连接的通气路37。通气路37具有作为燃料蒸气的排出路的功能。
在通气路37中的燃料箱13这一侧的通路37a1上设有浮子阀37a11。浮子阀37a11以在由于伴随着供油的燃料液面上升而燃料箱13内的气相区的压力(箱内压)上升了的情况下关闭的方式进行动作。具体地说，浮子阀37a11在燃料充满燃料箱13内的满箱时关闭，由此防止燃料从燃料箱13向通气路37侵入。
在通气路37的中途设有密闭阀41。
此外，在以下的说明中，存在将通气路37中的、以密闭阀41为界的燃料箱13侧称为第1通气路37a、将以密闭阀41为界的碳罐15侧称为第2通气路37b的情况。另外，在总称第1及第2通气路37a、37b时，简称为通气路37。
密闭阀41具有将燃料箱13的内部空间相对于大气阻隔(在图1A中参照表示关闭状态的附图标记41a)、或使其与大气连通(在图1A中参照表示打开状态的附图标记41b)的功能。具体地说，密闭阀41是遵照从ECU17发送来的开闭控制信号而进行动作的常闭型电磁阀。密闭阀41遵照上述的开闭控制信号，以一方面将燃料箱13的内部空间相对于大气阻隔、而另一方面使其与大气连通的方式进行动作。
设于第2通气路37b的碳罐15内置有用于吸附燃料蒸气的由活性炭构成的吸附材料(未图示)。碳罐15的吸附材料吸附经由通气路37而从燃料箱13侧输送来的燃料蒸气。在碳罐15上除了第2通气路37b以外，还分别连通连接有清洁(purge)通路45、及大气导入通路47。碳罐15以执行将经由大气导入通路47取入的空气与被碳罐15的吸附材料吸附的燃料蒸气一起经由清洁通路45向进气歧管输送的清洁处理的方式进行动作。
清洁通路45中的与碳罐15相反的一侧与未图示的进气歧管连通连接。另一方面，大气导入通路47中的与碳罐15相反的一侧与大气连通连接。在大气导入通路47上设有诊断模块49。
诊断模块49是在执行燃料蒸气密闭系统的漏泄诊断、及燃料液位传感器31的异常诊断时所使用的功能部件。如图1B、图1C所示，诊断模块49具有大气导入通路47、以及相对于大气导入通路47并列地设置的旁通通路57。在大气导入通路47上设有切换阀53。切换阀53具有将碳罐15相对于大气打开或阻隔的功能。具体地说，切换阀53是遵照从ECU17发送来的切换信号而进行动作的电磁阀。切换阀53在未通电的关闭状态下使碳罐15与大气连通(参照图1B)，另一方面，在从ECU17被供给切换信号的打开状态下使碳罐15相对于大气阻隔(参照图1C)。
与此相对，在旁通通路57上设有负压泵51、内压传感器55及基准孔59。负压泵51是每单位时间的排出容积恒定的恒定容积型泵。负压泵51具有通过将存在于燃料蒸气密闭系统的气体向大气中排出来使燃料蒸气密闭系统的内压Pit相对于大气压Patm成为负压的功能。负压泵51相当于本发明的“负压源”。
在此，燃料蒸气密闭系统是指包含燃料箱13、通气路37、密闭阀41、碳罐15、大气导入通路47以及诊断模块49在内的密闭空间。燃料蒸气密闭系统构成为包含燃料箱侧及碳罐侧。燃料箱侧是从燃料箱13经由第1通气路37a到达密闭阀41的密闭空间。碳罐侧是从密闭阀41经由第2通气路37b从碳罐15通过、并进一步经由大气导入通路47到达诊断模块49的密闭空间。此外，在以下的说明中，存在将燃料蒸气密闭系统的密闭空间省略为“密闭系统空间”的情况。
内压传感器55具有检测燃料蒸气密闭系统的内压(以下省略为“密闭系统内压”)Pit的功能。但是，在将切换阀53切换到使碳罐15与大气连通的大气连通侧(参照图1B)的状态下，在负压泵51没有进行吸引动作的情形下，内压传感器55检测大气压Patm。
另外，在将切换阀53切换到大气连通侧的状态下，在负压泵51经由基准孔59进行吸引动作的情形下，内压传感器55检测相对于大气压Patm成为负压的基准差压Pref(例如参照图5A)。基准差压Pref收束于与在通气路37上开有直径等同于基准孔59的孔径d的漏泄孔的状态下使负压泵5进行吸引动作的情形相等的负压值。
这样收束的内压传感器55的检测值(负压值)作为漏泄判定阈值而存储在ECU17所具有的未图示的非易失性存储器中。漏泄判定阈值用作在对燃料蒸气密闭系统诊断是否开有大小超过基准孔59的孔径d的漏泄孔时的目标值。此外，基准孔59的孔径d考虑作为诊断对象的漏泄孔的直径尺寸而被设定成恰当的值。
而且，在将切换阀53切换到使碳罐15相对于大气阻隔的大气阻隔侧(参照图1C)的状态下，在通过密闭阀41的打开(在图1A中参照表示打开状态的附图标记41b)而燃料箱13及碳罐15之间经由通气路37连通的情形下，内压传感器55检测密闭系统内压Pit。在该情况下，密闭系统内压Pit与通气路37的内压、燃料箱13的内压、及碳罐15的内压相等。将与由内压传感器55检测出的密闭系统内压Pit相关的信息向ECU17发送。
基准孔59在执行燃料蒸气密闭系统的漏泄诊断的情况下、且在设定用于判定是否产生了漏泄的漏泄判定阈值时使用。另外，基准孔59在燃料液位传感器31的异常诊断之前计算基准排出速度Qref时使用。
在此，基准排出速度Qref是指预计会在使用负压泵51对密闭系统空间进行了减压时产生的气体的流速预测值[L/sec]。作为基准排出速度Qref，实际上只要使用在利用负压泵51经由基准孔59吸引存在于密闭系统空间的气体时的排出速度即可。此外，基准排出速度Qref相对于密闭系统内压Pit而具有正线性的相关关系。因此，作为基准排出速度Qref，也可以适当采用根据密闭系统内压Pit的变化而进行了修正的值。
关于基准排出速度Qref的计算步骤，详细情况将在后叙述。
如图2所示，在作为本发明的“控制部”而发挥功能的ECU17上，作为输入系统而分别连接有点火开关30、上述燃料液位传感器31、上述内压传感器55、以及检测大气压Patm的大气压传感器58。将由大气压传感器58检测出的大气压信息向ECU17发送。
另外，如图2所示，在ECU17上作为输出系统而分别连接有上述的密闭阀41、负压泵51、切换阀53以及报知部63。报知部63具有报知与燃料蒸气密闭系统的漏泄诊断、及燃料液位传感器31的异常诊断相关的信息的功能。具体地说，作为报知部63，能够适当使用设在车室内的液晶显示屏等显示部(未图示)和/或扬声器等语音输出部。
如图2所示，ECU17构成为具有信息获取部65、燃料余量推定部67、异常诊断部69以及控制部71。
ECU17由具有CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、ROM(Read OnlyMemory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)等的微型计算机构成。该微型计算机读出并执行存储在ROM中的程序和数据，以进行包含ECU17所具有的信息获取功能、燃料余量推定功能、燃料液位传感器31的异常诊断功能、以及异常诊断装置10及燃料余量推定装置11整体的统括控制功能在内的各种功能所涉及的执行控制的方式进行动作。
信息获取部65具有获取由燃料液位传感器31检测出的燃料液位检测值LVls的信息、与由内压传感器55检测出的密闭系统内压Pit相关的压力信息、以及由大气压传感器58检测出的大气压信息的功能。
燃料余量推定部67具有推定燃料箱13内的燃料余量Vfl的功能。详细地叙述，燃料余量推定部67基于密闭系统整体体积SVwl、和存在于燃料蒸气密闭系统的包含燃料蒸气在内的气体的所占体积，推定燃料余量Vfl。这是基于如下情况，若从作为密闭系统整体体积的密闭系统整体体积SVwl减去存在于燃料蒸气密闭系统的包含燃料蒸气在内的气体的所占体积，则能够得到燃料箱13内的燃料的所占体积、即燃料余量Vfl。
其中，密闭系统整体体积SVwl只要基于燃料蒸气密闭系统的设计规格来获取即可。
另外，存在于燃料蒸气密闭系统的包含燃料蒸气在内的气体的所占体积只要通过以下的步骤求出即可。
即，燃料余量推定部67基于使用负压泵51对存在于密闭系统空间的气体以规定的单位时间长Δt(＝|t13-t14|：例如参照图5A)实施了减压处理时的减压处理前后的密闭系统内压Pit的差值即第2压力差ΔP2(＝P1-P2：例如参照图5A)、以及基准排出速度Qref(详细情况将在后叙述)，推定密闭系统空间体积SVtg。此外，关于密闭系统空间体积SVtg的推定步骤，详细情况将在后叙述。
在此，“密闭系统空间体积SVtg”与存在于燃料蒸气密闭系统的包含燃料蒸气在内的气体的所占体积同义。于是，以下存在将“存在于燃料蒸气密闭系统的包含燃料蒸气在内的气体的所占体积”称为“密闭系统空间体积SVtg”的情况。
接着，燃料余量推定部67通过从密闭系统整体体积SVwl减去密闭系统空间体积SVtg(SVwl-SVtg)，来推定燃料箱13内的燃料的所占体积、即燃料余量Vfl。这样获取到的燃料余量推定值LVes在异常诊断部69中进行燃料液位传感器31的异常诊断时被参照。
异常诊断部69具有进行燃料蒸气密闭系统的漏泄诊断、及燃料液位传感器31的异常诊断的功能。
详细叙述，燃料蒸气密闭系统的漏泄诊断在将密闭阀41设为打开状态(在图1A中参照表示打开状态的附图标记41b)、并且将切换阀53设为使碳罐15相对于大气阻隔的阻隔状态(参照图1C)后，通过异常诊断部69执行。
异常诊断部69基于通过负压泵51的动作而将燃料蒸气密闭系统负压化至真空附近时的密闭系统内压Pit是否相对于大气压Patm达到了超过基准差压Pref(例如参照图5A)的负压值，进行燃料蒸气密闭系统的漏泄诊断。
具体地说，异常诊断部69在将燃料蒸气密闭系统负压化至例如真空附近等规定压力时的密闭系统内压Pit相对于大气压Patm没有达到超过基准差压Pref的负压值的情况下，下达产生了漏泄这一主旨的诊断。另一方面，异常诊断部69在将燃料蒸气密闭系统负压化至真空附近时的密闭系统内压Pit相对于大气压Patm达到了超过基准差压Pref的负压值的情况下，下达没有产生漏泄这一主旨的诊断。
这是基于如下情况，在燃料蒸气密闭系统中没有产生漏泄的情形下，将燃料蒸气密闭系统负压化至上述规定压力时的密闭系统内压Pit相对于大气压Patm具有充分余裕地达到超过基准差压Pref的负压值，因此没有达到超过基准差压Pref的负压值的事态绝对不可能会发生。
另一方面，燃料液位传感器31的异常诊断与燃料蒸气密闭系统的漏泄诊断同样地，在将密闭阀41设为打开状态(在图1A中参照表示打开状态的附图标记41b)、并且将切换阀53设为使碳罐15相对于大气阻隔的阻隔状态(参照图1C)后，通过异常诊断部69执行。
异常诊断部69基于由燃料液位传感器31检测出的燃料液位检测值LVls、与由燃料余量推定部67获取到的燃料余量推定值LVes之间的差值的绝对值(|LVls-LVes|)是否小于预先确定的误差允许阈值LVth，进行燃料液位传感器31的异常诊断。作为误差允许阈值LVth，只要考虑在燃料液位检测值LVls相对于实际的燃料余量Vfl不匹配的情况下视为燃料液位传感器31有异常，来设定恰当的值即可。
具体地说，异常诊断部69在上述差值的绝对值(|LVls-LVes|)小于误差允许阈值LVth的情况下，下达燃料液位传感器31无异常的诊断。另一方面，异常诊断部69在上述差值的绝对值(|LVls-LVes|)为误差允许阈值LVth以上的情况下，下达燃料液位传感器31有异常的诊断。
这是基于如下情况，在燃料液位传感器31为正常(无异常)的情形下，上述差值的绝对值(|LVls-LVes|)相对于误差允许阈值LVth足够小，因此成为误差允许阈值LVth以上的事态绝对不可能会发生。
控制部71具有例如在内燃机停止中发出使密闭阀41打开的打开指令、并且发出使切换阀53阻隔的阻隔指令的功能。另外，控制部71具有通过负压泵(负压源)51的动作来进行存在于燃料蒸气密闭系统的包含燃料蒸气在内的气体的流量控制的功能。
〔内含本发明的实施方式的燃料余量推定装置11的燃料蒸气密闭系统的异常诊断装置10的动作〕
接下来，参照图3及图4来说明内含本发明的实施方式的燃料余量推定装置11的燃料蒸气密闭系统的异常诊断装置10的动作。
图3是表示异常诊断装置10执行的燃料液位传感器31的异常诊断处理流程的流程图。图4是表示具有燃料液位检测值LVls相对于实际的燃料余量Vfl不匹配的不灵敏区域的情况的说明图。
此外，在图3所示的例子中，示出了在点火开关30打开的车辆行驶中执行异常诊断处理的例子。
另外，将异常诊断处理中的密闭阀41及切换阀53的状态设为密闭阀41处于打开状态(在图1A中参照表示打开状态的附图标记41b)、而切换阀53处于使碳罐15相对于大气阻隔的阻隔状态(参照图1C)。
在异常诊断处理中，诊断燃料液位传感器31是否在正常动作。作为诊断成燃料液位传感器3为异常的样态，设想的是例如由燃料液位传感器31检测出的燃料液位检测值LVls示出固定值的异常、燃料液位检测值LVls示出相对于实际的燃料余量Vfl不匹配的值的异常等。
在本异常诊断处理中，为了无论有无燃料补给均高精度地推定燃料箱13内的燃料余量Vfl，以通过恒定流量控制而负压泵51的吸引动作(气体的排出速度)恒定为前提，基于使用负压泵51对燃料蒸气密闭系统以规定的单位时间实施了减压处理时的减压处理前后的密闭系统内压Pit的变位量、以及伴随着减压处理的气体的基准排出速度等的信息，推定密闭系统空间体积SVtg。
在图3所示的步骤S11中，ECU17的信息获取部65获取由燃料液位传感器31检测出的燃料液位检测值LVls。
在步骤S12中，ECU17进行在步骤S11中获取到的燃料液位检测值LVls是否取到与不追随实际的燃料余量Vfl的变动而两者不匹配的不灵敏区域相对应的值的判定。
在此，在根据浮子32的浮沉位置来检测燃料箱13的燃料液位的浮子式的燃料液位传感器31中，如图4所示，燃料液位检测值LVls不追随实际的燃料余量Vfl的变动而两者不匹配的被称为不灵敏区域的区域分别与浮子32的最低液位32a及满箱液位32b相对应地存在。
为便于说明，以下将取到与最低液位32a所涉及的不灵敏区域相对应的值的燃料液位检测值称为最低时燃料液位检测值LVls_l，另一方面将取到与满箱液位32b所涉及的不灵敏区域相对应的值的燃料液位检测值称为满箱时燃料液位检测值LVls_h。
在步骤S12的判定结果为下达了燃料液位检测值LVls取到与最低液位32a和满箱液位32b的某一个的不灵敏区域相对应的值这一主旨的判定的情况下(是)，ECU17使处理流程进入接下来的步骤S13。
另一方面，在步骤S12的判定结果为下达了燃料液位检测值LVls没有取到与最低液位32a和满箱液位32b的某一个的不灵敏区域相对应的值这一主旨的判定的情况下(否)，ECU17使处理流程跳转到步骤S17。
在步骤S13中，ECU17的燃料余量推定部67基于密闭系统整体体积SVwl、和存在于燃料蒸气密闭系统的包含燃料蒸气在内的气体的所占体积(密闭系统空间体积SVtg)，从密闭系统整体体积SVwl减去密闭系统空间体积SVtg(SVwl-SVtg)，由此推定燃料箱13内的燃料的所占体积、即燃料余量Vfl。由此，ECU17的燃料余量推定部67得到燃料余量推定值LVes。
此外，关于密闭系统空间体积SVtg的推定步骤，详细情况将在后叙述。
在步骤S14中，ECU17的异常诊断部69基于在步骤S11中获取到的燃料液位检测值LVls、与在步骤S13中获取到的燃料余量推定值LVes之间的差值的绝对值(|LVls-LVes|)是否小于上述误差允许阈值LVth，进行燃料液位传感器31的异常诊断。
在步骤S14的异常诊断的结果为上述差值的绝对值(|LVls-LVes|)小于误差允许阈值LVth的情况下(是)，在步骤S15中，ECU17的异常诊断部69下达燃料液位传感器31无异常的诊断并使处理流程结束。
另一方面，在步骤S14的异常诊断的结果为上述差值的绝对值(|LVls-LVes|)为误差允许阈值LVth以上的情况下(否)，在步骤S16中，ECU17的异常诊断部69下达燃料液位传感器31有异常的诊断并使处理流程结束。
另外，在步骤S12的判定结果为下达了燃料液位检测值LVls没有取到与最低液位32a和满箱液位32b的某一个的不灵敏区域相对应的值这一主旨的判定的情况下，在步骤S17中，ECU17基于燃料喷射量来计算出燃料余量Vfl。由此，ECU17得到燃料余量计算值LVca。此外，关于基于燃料喷射量来计算出燃料余量Vfl的步骤，只要适当适用例如在日本特开2007-10574号公报等中公开的公知技术即可。
在步骤S18中，ECU17的异常诊断部69基于在步骤S11中获取到的燃料液位检测值LVls、与在步骤S17中获取到的燃料余量计算值LVca之间的差值的绝对值(|LVls-LVca|)是否小于上述误差允许阈值LVth，进行燃料液位传感器31的异常诊断。
在步骤S18的异常诊断的结果为上述差值的绝对值(|LVls-LVca|)小于误差允许阈值LVth的情况下(是)，在步骤S15中，ECU17的异常诊断部69下达燃料液位传感器31无异常的诊断并使处理流程结束。
另一方面，在步骤S18的异常诊断的结果为上述差值的绝对值(|LVls-LVca|)为误差允许阈值LVth以上的情况下(否)，在步骤S16中，ECU17的异常诊断部69下达燃料液位传感器31有异常的诊断并使处理流程结束。
在步骤S17～S18中，基于在步骤S11中获取到的燃料液位检测值LVls、和在步骤S17中获取到的燃料余量计算值LVca，进行燃料液位传感器31的异常诊断，因此与基于在步骤S11中获取到的燃料液位检测值LVls、和在步骤S13中获取到的燃料余量推定值LVes来进行燃料液位传感器31的异常诊断的情况相比，能够缩短异常诊断所需的时间。
〔本发明的实施方式的燃料蒸气密闭系统的异常诊断装置10的时序动作〕
接下来，参照图5A、图5B进一步详细说明本发明的实施方式的燃料蒸气密闭系统的异常诊断装置10的时序动作。
图5A是表示在燃料液位检测值LVls取到与满箱液位32b所涉及的不灵敏区域相对应的值的情况下下达燃料液位传感器31为正常这一主旨的诊断的情形下的各值的时间推移的时序图。图5B是在燃料液位检测值LVls取到与满箱液位32b所涉及的不灵敏区域相对应的值的情况下下达燃料液位传感器31为异常这一主旨的诊断的情形下的各值的时间推移的时序图。
〔实施例1(诊断结果：无异常)〕
首先，参照图5A来说明实施例1(诊断结果：无异常)的时序动作。
在实施例1中，示出了燃料液位检测值LVls取到与满箱液位32b所涉及的不灵敏区域相对应的值的例子。总之，在实施例1中，燃料液位传感器31示出了满箱时燃料液位检测值LVls_h。
在图5A所示的时刻t11～t12，计算出基准排出速度Qref。在该计算时，在通过将诊断模块49的切换阀53设为关闭状态来使碳罐15与大气连通(参照图1B)的状态下，使负压泵51进行吸引动作。通过该吸引动作，内压传感器55检测相对于大气压Patm成为负压的基准差压Pref(例如参照图5A)。
基准孔59的孔径d是已知的。因此，能够使用下述式(1)来计算出基准排出速度Qref。
【式1】
Figure BDA0001833725400000151
式(1)中的各值的定义如下。
π：圆周率
d：基准孔59的孔径[m]
A：流量系数
ΔP1：第1压力差[Pa]
ρ：空气密度[g/m3]
流量系数A是用于将理论流量修正成实际流量的系数。流量系数A能够根据密闭系统内压Pit的变化而取可变值。第1压力差ΔP1为大气压Patm与密闭系统内压Pit的差压(Patm-Pit)。空气密度ρ通过以下的式(2)计算出。
【式2】
ρ＝Patm/R*(To+273.15)···(2)
式(2)中的各值的定义如下。
Patm：大气压[Pa]
R：干燥空气的气体常数(＝2.87)
To：外部气体温度[℃]
273.15：用于将摄氏转换成绝对温度的转换值
如以上那样，通过使用式(1)及式(2)，而能够计算出密闭系统空间中的气体的基准排出速度Qref。
在图5A所示的时刻t12～t14～(异常诊断期间)，执行异常诊断处理。在该异常诊断处理中，在通过将诊断模块49的切换阀53设为打开状态来使碳罐15相对于大气阻隔(参照图1C)的状态下，使负压泵51进行吸引动作。通过该吸引动作，作为内压传感器55的检测值的密闭系统内压Pit持续下降地渐减直至低于相对于大气压Patm成为负压的基准差压Pref。
在以时刻t12～t14～(异常诊断期间)中的时刻t12～t13规定的第1期间，通过使用负压泵51来吸引密闭系统内压Pit被重置成大气压Patm的密闭系统空间中存在的气体而进行减压处理。第1期间是用于将密闭系统空间的推定体积会产生误差的事态防患于未然的待机期间。关于设置第1期间(待机期间)的主旨，详细情况将在后叙述。
在以时刻t12～t14～(异常诊断期间)中的时刻t13～t14规定的第2期间，基于通过负压泵51的持续动作而以规定的单位时间长Δt(＝|t13-t14|：参照图5A)对燃料蒸气密闭系统进行了减压时的减压前后的密闭系统内压Pit即第1及第2压力P1、P2的差值(即第2压力差ΔP2)、以及基准排出速度Qref，使用下述的式(3)来计算出密闭系统空间体积SVtg的第1推定值SV1。
【式3】
SV1＝(Patm/ΔP2)*Qref*Δt···(3)
式(3)中的各值的定义如下。
SV1：密闭系统空间体积SVtg的第1推定值[立方米]
Patm：大气压[Pa]
ΔP2：第2压力差＝P1-P2[Pa]
Qref：基准排出速度[L/sec]
Δt：单位时间长＝|t13-t14|[sec]
接着，基于密闭系统空间体积SVtg的第1推定值SV1是否收束在以第1体积阈值SVth1及第2体积阈值SVth2(其中SVth1<SVth2)划分定义的体积允许范围SVth内，进行燃料液位传感器31的异常诊断。
密闭系统空间体积SVtg以在燃料蒸气密闭系统中不会产生漏泄或堵塞等异常为前提，取到与伴随着减压处理的气体的流通量(＝基准排出速度Qref*单位时间长Δt)相关的值。
于是，计算出伴随着减压处理的气体的流通量，对该计算值乘以压力比(大气压Patm/第2压力差ΔP2)，由此求出密闭系统空间体积SVtg的第1推定值SV1。
此外，体积允许范围SVth是指基于密闭系统空间体积SVtg的第1推定值SV1来进行燃料液位传感器31的异常诊断时参照的数值范围。体积允许范围SVth例如只要通过将满箱时燃料液位检测值LVls_h设定作中心值、并且对该中心值减去或加上适当的余裕值来设定即可。
在实施例1中，密闭系统空间体积SVtg的第1推定值SV1收束在体积允许范围SVth内。于是，ECU17的异常诊断部69下达燃料液位传感器31无异常的诊断。实施例1在图3中，相当于(步骤S12的是)→(步骤S14的是)→(步骤S15：诊断结果：无异常)的处理流程。
〔设置第1期间(待机期间)的主旨〕
接下来，参照图6A～图6C来说明设置了以时刻t12～t13规定的第1期间(待机期间)的主旨。
图6A是概念性地表示在燃料箱13内不存在燃料蒸气的情况下通过负压泵51对密闭系统空间以规定时间进行了减压时密闭系统内压Pit发生变化的机制的说明图。图6B是概念性地表示在燃料箱13内存在燃料蒸气的情况下通过负压泵51对密闭系统空间以规定时间进行了减压时密闭系统内压Pit发生变化的机制的说明图。图6C是将燃料箱13内存在燃料蒸气的情况下的密闭系统内压Pit的经时变化特性、和燃料箱13内不存在燃料蒸气的情况下的密闭系统内压Pit的经时变化特性进行对比来示出的说明图。
首先，考虑燃料箱13内不存在燃料蒸气(燃料箱13被空气充满)的情形。如图6A所示，设密闭系统内压Pit为“Po”。在该状态下，以规定时间(x秒)通过负压泵51对密闭系统空间(包含燃料箱13、通气路37、碳罐15在内)进行了减压。
在该情形下，在x秒后，如图6A所示，规定容积的空气被排出到密闭系统空间外。这是因为负压泵51是恒定容积型泵。其结果为，密闭系统内压Pit减压至“3/4Po”(参照图6C)。在碳罐15中没有吸附燃料蒸气。这是因为在由于密闭系统空间的减压而从碳罐15通过并向密闭系统空间外排出的气体中不存在燃料蒸气。
接着，考虑在燃料箱13内存在燃料蒸气(燃料箱13被空气及燃料蒸气的混合气体充满)的情形。如图6B所示，密闭系统内压Pit与上述同样地为“Po”。在该状态下，以规定时间(x秒)通过负压泵51对密闭系统空间进行了减压。
在该情形下，在x秒后，如图6B所示，规定容积的空气被排出到密闭系统空间外。这是因为负压泵51为恒定容积型泵。另外，燃料蒸气被碳罐15吸附而凝结(容积降低)。这是因为在由于密闭系统空间的减压而从碳罐15通过并向密闭系统空间外排出的气体中存在燃料蒸气。其结果为，密闭系统内压Pit减压至“1/2Po”(参照图6C)。
总之，在燃料箱13内存在燃料蒸气的情形下，与在燃料箱13内不存在燃料蒸气的情形相比，密闭系统内压Pit的减压速度增大(参照图6C)。燃料蒸气的浓度越高则该密闭系统内压Pit的减压速度的增大倾向越大。
因此，例如在燃料箱13内的燃料蒸气的浓度高的状态下，假设在以时刻t12～t13规定的第1期间(待机期间)中推定密闭系统空间的体积，则作为该体积推定值会计算出比较小的值。在这样的情形下，该体积推定值有可能不会收束在上述体积允许范围SVth内。
其结果为，原本能够得到“无异常”的判定，但根据密闭系统空间内的燃料蒸气的浓度、碳罐15的针对燃料蒸气的吸附容量的状态，而有可能会下达“有异常”的错误诊断。
但是，根据本发明人的研究，可知产生上述错误诊断的情形限于进行异常诊断的异常诊断期间中的初期(第1期间)。其理由能够列举如下：碳罐15的针对燃料蒸气的吸附容量具有限度，当吸附容量达到饱和状态时，已经无法再吸附燃料蒸气；在原本燃料箱13内的燃料蒸气的浓度高的情况下，碳罐15的针对燃料蒸气的吸附容量处于接近饱和的状态。
总之，可知若将异常诊断期间中的初期的第1期间设定为待机期间、并在下面的第2期间中执行异常诊断，则能够避免上述的错误诊断。以上是设置以时刻t12～t13规定的第1期间(待机期间)的主旨。〔实施例2(诊断结果：有异常)〕
首先，参照图5B来说明实施例2(诊断结果：有异常)的时序动作。
在实施例2中，与实施例1同样地，燃料液位传感器31示出了满箱时燃料液位检测值LVls_h。
在图5B所示的时刻t21～t22，计算出基准排出速度Qref。在该计算时，在通过将诊断模块49的切换阀53设为关闭状态来使碳罐15与大气连通(参照图1B)的状态下，使负压泵51进行吸引动作。通过该吸引动作，内压传感器55检测相对于大气压Patm成为负压的基准差压Pref(例如参照图5B)。此外，基准排出速度Qref只要使用上述式(1)、(2)来计算即可。
在图5B所示的时刻t22～t24～(异常诊断期间)，执行异常诊断处理。在该异常诊断处理中，在通过将诊断模块49的切换阀53设为打开状态来使碳罐15相对于大气阻隔(参照图1C)的状态下，使负压泵51进行吸引动作。通过该吸引动作，作为内压传感器55的检测值的密闭系统内压Pit持续下降地渐减至低于相对于大气压Patm成为负压的基准差压Pref。
在以时刻t22～t24～(异常诊断期间)中的时刻t22～t23规定的第1期间，通过使用负压泵51来吸引密闭系统内压Pit被重置成大气压Patm的密闭系统空间中存在的气体而进行减压处理。第1期间是用于将密闭系统空间的推定体积会产生误差的事态防患于未然的待机期间。
在以时刻t22～t24～(异常诊断期间)中的时刻t23～t24规定的第2期间，与实施例1同样地，基于通过负压泵51的持续动作以规定的单位时间长Δt(＝|t23-t24|：参照图5B)对燃料蒸气密闭系统进行了减压时的减压前后的密闭系统内压Pit的差值即上述第2压力差ΔP2、及基准排出速度Qref，使用下述式(4)来计算出密闭系统空间体积SVtg的第2推定值SV2。
【式4】
SV2＝(Patm/ΔP2)*Qref*Δt···(4)
式(4)中的各值的定义如下。
SV2：密闭系统空间体积SVtg的第2推定值[立方米]
Patm：大气压[Pa]
ΔP2：第2压力差＝P1-P2[Pa]
Qref：基准排出速度[L/sec]
Δt：单位时间长＝|t23-t24|[sec]
接着，基于密闭系统空间体积SVtg的第2推定值SV2是否收束在上述体积允许范围SVth内，进行燃料液位传感器31的异常诊断。
在实施例2中，密闭系统空间体积SVtg的第2推定值SV2没有收束在体积允许范围SVth内。于是，ECU17的异常诊断部69下达燃料液位传感器31有异常的诊断。实施例2在图3中相当于(步骤S12的是)→(步骤S14的否)→(步骤S16：诊断结果：有异常)的处理流程。
〔本发明的实施方式的燃料余量推定装置11的作用效果〕
接下来，说明本发明的实施方式的燃料余量推定装置11的作用效果。
基于第1观点(与权利要求1相对应)的燃料余量推定装置11具有：信息获取部65，其获取燃料蒸气密闭系统所涉及的密闭系统内压Pit的信息，其中该燃料蒸气密闭系统包含收纳燃料的燃料箱13、将燃料箱13及大气之间连通的通气路37、以及吸附在燃料箱13中产生的燃料蒸气的碳罐15；流量控制部(控制部)71，其通过负压泵(负压源)51的动作来进行存在于燃料蒸气密闭系统的包含燃料蒸气在内的气体的流量控制；以及燃料余量推定部67，其基于燃料蒸气密闭系统的整体体积(密闭系统整体体积)SVwl、和上述气体的所占体积(密闭系统空间体积)SVtg，推定燃料余量Vfl。
在基于第1观点的燃料余量推定装置11中，燃料余量推定部67基于通过流量控制部69对燃料蒸气密闭系统以规定的单位时间Δt实施了减压处理时的减压处理前后的密闭系统内压Pit的变位量Δp2、及伴随着减压处理的上述气体的基准排出速度Qref，推定上述气体的所占体积(密闭系统空间体积)SVtg。
根据基于第1观点的燃料余量推定装置11，由于基于燃料蒸气密闭系统的整体体积(密闭系统整体体积)SVwl、和上述气体的所占体积(密闭系统空间体积)SVtg，来推定燃料余量Vfl，因此无论有无燃料补给，均能够高精度地推定燃料箱13内的燃料余量Vfl。
〔本发明的实施方式的燃料蒸气密闭系统的异常诊断装置10的作用效果〕
接下来，说明本发明的实施方式的燃料蒸气密闭系统的异常诊断装置10的作用效果。
基于第2观点(与权利要求2相对应)的燃料蒸气密闭系统的异常诊断装置10具有：信息获取部65，其获取燃料蒸气密闭系统所涉及的密闭系统内压Pit的信息、以及由燃料液位传感器31检测出的燃料液位检测值LVls的信息，其中该燃料蒸气密闭系统包含收纳燃料的燃料箱13、将燃料箱13及大气之间连通的通气路37、及吸附在燃料箱13中产生的燃料蒸气的碳罐15；流量控制部(控制部)71，其通过负压泵(负压源)51的动作来进行存在于燃料蒸气密闭系统的包含燃料蒸气在内的气体的流量控制；燃料余量推定部67，其基于燃料蒸气密闭系统的整体体积(密闭系统整体体积)SVwl、和上述气体的所占体积(密闭系统空间体积)SVtg，推定燃料余量Vfl；以及异常诊断部69，其进行燃料蒸气密闭系统的异常诊断。
在基于第2观点的燃料蒸气密闭系统的异常诊断装置10中，燃料余量推定部67基于通过流量控制部71对燃料蒸气密闭系统以规定的单位时间Δt实施了减压处理时的减压处理前后的密闭系统内压Pit的变位量Δp2、以及伴随着减压处理的上述气体的基准排出速度Qref，推定上述气体的所占体积(密闭系统空间体积)SVtg。异常诊断部69基于由燃料液位传感器31检测出的燃料液位检测值LVls、和由燃料余量推定部67推定出的燃料余量推定值LVes，进行燃料液位传感器31的异常诊断。
根据基于第2观点的燃料蒸气密闭系统的异常诊断装置10，异常诊断部69基于由燃料液位传感器31检测出的燃料液位检测值LVls、和在燃料余量推定部67中基于存在于燃料蒸气密闭系统的包含燃料蒸气在内的气体的所占体积(密闭系统空间体积)SVtg等获取到的燃料余量推定值LVes，进行燃料液位传感器31的异常诊断，因此无论有无燃料补给，均能够高精度地推定燃料箱13内的燃料余量Vfl，同时可靠地执行燃料液位传感器31的异常诊断。
另外，基于第3观点(与权利要求3相对应)的燃料蒸气密闭系统的异常诊断装置10是基于第2观点的异常诊断装置10，燃料液位传感器31具有燃料液位检测值LVls相对于燃料余量Vfl的实际变位而变化特性的一部分不匹配的不灵敏区域，异常诊断部69在燃料液位检测值LVls取到与上述不灵敏区域相对应的值的情况下，基于由燃料液位传感器31检测出的燃料液位检测值LVls、和由燃料余量推定部67推定出的燃料余量推定值LVes，进行燃料液位传感器31的异常诊断。
根据基于第3观点的异常诊断装置10，在燃料液位检测值LVls取到与相对于燃料余量Vfl的实际变位而不匹配的不灵敏区域相对应的值的情况下，基于由燃料液位传感器31检测出的燃料液位检测值LVls、和由燃料余量推定部67推定出的燃料余量推定值LVes，进行燃料液位传感器31的异常诊断，因此，在基于第2观点的异常诊断装置10的效果的基础之上，在能够排除在燃料液位检测值LVls取到与上述不灵敏区域相对应的值的情况下有可能会发生的燃料液位传感器31的错误诊断的方面，能够有助于提高燃料液位传感器31的可靠性。
〔其他实施方式〕
以上所说明的多个实施方式示出了本发明的具体化的例子。因此，不能根据这些实施方式来限定性地解释本发明的技术范围。这是因为本发明能够不从其要旨或其主要特征脱离地以各种方式实施。
例如，在本发明的实施方式的说明中，列举在通气路37上设置密闭阀41的例子进行了说明，但本发明并不限定于该例。也可以省略密闭阀41。
另外，在本发明的实施方式中，列举具有大气压传感器58的例子进行了说明，但本发明并不限定于该例。也可以省略大气压传感器58。在该情况下，只要采用在切换阀53被切换到使碳罐15与大气连通的大气连通侧的情况下(参照图1B)利用内压传感器55检测大气压Patm这一情况来使内压传感器55检测大气压Patm的结构即可。
另外，在本发明的实施例1、2的说明中，例示地说明了燃料液位传感器31示出满箱时燃料液位检测值LVls_h的情形，但本发明并不限定于该例。针对燃料液位传感器31示出了最低时燃料液位检测值LVls_l的情形，也可以适用本发明。该情况下的体积允许范围SVth例如只要通过将满箱时燃料液位检测值LVls_h设定为中心值、并且针对该中心值加上及减去适当的余裕值来设定即可。
另外，在本发明的实施方式的说明中，列举对作为驱动源而具有内燃机及电动马达的混合动力式车辆适用本发明的实施方式的燃料余量推定装置11的例子进行了说明，但本发明并不限定于该例。也可以对作为动力源而仅具有内燃机的车辆适用本发明。

Claims (3)

1.一种燃料余量推定装置，其特征在于，具有：
信息获取部，其获取燃料蒸气密闭系统所涉及的密闭系统内压的信息，其中该燃料蒸气密闭系统包含收纳燃料的燃料箱、将所述燃料箱及大气之间连通的通气路、以及吸附在所述燃料箱中产生的燃料蒸气的碳罐；
流量控制部，其通过负压源的动作来进行存在于所述燃料蒸气密闭系统的包含燃料蒸气在内的气体的流量控制；以及
燃料余量推定部，其基于所述燃料蒸气密闭系统的整体体积、和所述气体的所占体积，推定燃料余量，
所述燃料余量推定部基于通过所述流量控制部对所述燃料蒸气密闭系统以规定的单位时间实施了减压处理时的该减压处理前后的所述密闭系统内压的变位量、以及伴随着所述减压处理的所述气体的基准排出速度，推定所述气体的所占体积。
2.一种燃料蒸气密闭系统的异常诊断装置，具有：
信息获取部，其获取燃料蒸气密闭系统所涉及的密闭系统内压的信息、以及由燃料液位传感器检测出的燃料液位检测值的信息，其中该燃料蒸气密闭系统包含收纳燃料的燃料箱、将所述燃料箱及大气之间连通的通气路、及吸附在所述燃料箱中产生的燃料蒸气的碳罐；
流量控制部，其通过负压源的动作来进行存在于所述燃料蒸气密闭系统的包含燃料蒸气在内的气体的流量控制；
燃料余量推定部，其基于所述燃料蒸气密闭系统的整体体积、和所述气体的所占体积，推定燃料余量；以及
异常诊断部，其进行所述燃料蒸气密闭系统的异常诊断，
所述燃料蒸气密闭系统的异常诊断装置的特征在于，
所述燃料余量推定部基于通过所述流量控制部对所述燃料蒸气密闭系统以规定的单位时间实施了减压处理时的该减压处理前后的所述密闭系统内压的变位量、以及伴随着所述减压处理的所述气体的基准排出速度，推定所述气体的所占体积，
所述异常诊断部基于所述燃料液位检测值、和由所述燃料余量推定部推定出的燃料余量推定值，进行所述燃料液位传感器的异常诊断。
3.如权利要求2所述的燃料蒸气密闭系统的异常诊断装置，其特征在于，
所述燃料液位传感器具有所述燃料液位检测值相对于燃料余量的实际变位而变化特性的一部分不匹配的不灵敏区域，
所述异常诊断部至少在所述不灵敏区域中，基于由所述燃料液位传感器检测出的燃料液位检测值、和由所述燃料余量推定部推定出的燃料余量推定值，进行所述燃料液位传感器的异常诊断。
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