JP2014101806A - 燃料タンク構造 - Google Patents

Abstract

【課題】静電容量特性の異なる燃料が給油されても、液位検知の誤差を少なくする。
【解決手段】燃料タンク１４内に備えられ、燃料タンク内の燃料が収容されるサブカップ２４と、サブカップ内の燃料を、燃料タンク１４の内部で上下方向に沿って配置された液位検知センサ２６Ｌの側方を取り囲んで上下方向に延在される筒体３８内に導入可能な燃料導入手段６０とを有する。筒体３８内の燃料濃度の濃度偏位に応じて燃料の液位検知を行うか否かを判定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、燃料タンク構造に関する。

自動車の燃料タンクでは、収容された燃料の液位を正確に検知することが望まれる。たとえば特許文献１には、サブタンクの上下を貫通する第１〜第３の筒体を設け、これらの筒体によって測定電極部及び基準電極部を構成した液面測定装置が記載されている。この液面測定装置では、基準電極部がサブタンク内の燃料で満たされており、メインタンクと連通された測定電極部により、液面レベルを検出する。

ところで、燃料タンク内には、静電容量特性の異なる燃料（たとえば、ガソリンとエタノールの混合比率が異なる燃料）が給油されることがある。静電容量センサの静電容量から液位を検出する構造において、このように静電容量特性の異なる燃料が静電容量センサに接触すると、正確に液位を検知することが難しい場合がある。

特開平２−０８７０２２号公報

本発明は上記事実を考慮し、静電容量特性の異なる燃料が給油されても、液位検知の誤差を少なくすることが可能な燃料タンク構造を得ることを課題とする。

請求項１に記載の発明では、内部に燃料を収容可能な燃料タンクと、前記燃料タンクの内部で上下方向に沿って配置され燃料の接触範囲に応じて静電容量が変化する液位検知センサと、前記液位検知センサの側方を取り囲んで上下方向に延在されると共に、下部から内部への燃料の出入りが可能な筒体と、前記燃料タンク内に備えられ、燃料タンク内の燃料が収容されるサブカップと、前記サブカップ内の燃料を前記筒体内に導入可能な燃料導入手段と、前記筒体内の燃料濃度の濃度偏位に応じて前記液位検知センサの静電容量に基づく燃料の液位検知を実行するか否かの判定を行う制御手段と、を有する。

この燃料タンク構造では、液位検知センサの静電容量から、燃料タンク内の燃料の液位を検知することができる。

液位検知センサの側方は、上下方向にわたって筒体により取り囲まれているが、筒体の下部から内部への燃料の出入りが可能である。また、燃料タンク内に備えられたサブカップ内の燃料を、燃料導入手段によって筒体内に導入できる。導入された燃料は、筒体の下部から筒体外（燃料タンクの内部）へ排出される。

筒体内の燃料濃度の濃度偏位（位置による濃度の偏り）に応じて、液位検知センサの静電容量に基づく液位検知を実行するか否かが、制御手段により判断される。すなわち、たとえば燃料タンク内に残存する燃料と異なる特性の燃料（以下、「異種燃料」という）が給油された場合に、筒体内の燃料濃度の濃度偏位が大きい場合は液位検知を行わず、この濃度偏位が小さい場合に液位検知を行うようにすることができる。そして、このため、液位検知センサによる検知液位の誤差を少なくすることが可能である。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記制御手段が、前記筒体内の燃料の性状に応じて静電容量が変化する筒体内性状センサ及び前記サブカップ内の燃料の性状に応じて静電容量が変化するカップ内性状センサの少なくとも一方を有すると共に、前記筒体内性状センサの静電容量又はカップ内性状センサの静電容量の時間変化があらかじめ決められた変化閾値以下の場合に前記液位検知を行う制御装置を有する。

筒体内性状センサの静電容量又はカップ内性状センサの静電容量の時間変化が大きいと、筒体内の燃料濃度の濃度偏位が大きいと考えられる。制御装置は、筒体内性状センサの静電容量又はカップ内性状センサの静電容量の時間変化があらかじめ決められた変化閾値以下の場合に液位検知を行うので、異種燃料が給油された場合の液位検知センサによる検知液位の誤差を少なくすることが可能である。燃料の濃度偏位を検知するセンサとしては、筒体内性状センサ又はカップ内性状センサ１つで良いので、構造の簡素化を図ることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記制御手段が、前記筒体内の燃料の性状に応じて静電容量が変化する筒体内性状センサと、前記筒体外の燃料の性状に応じて静電容量が変化する筒体外性状センサと、前記筒体内性状センサの静電容量と前記筒体外性状センサの静電容量との静電容量差があらかじめ決められた容量差閾値以下の場合に前記液位検知を行う制御装置と、を有する。

筒体内性状センサの静電容量と前記筒体外性状センサの静電容量との静電容量差が大きいと、筒体内の燃料濃度の濃度偏位も大きいと考えられる。制御装置は、この静電容量差があらかじめ決められた容量差閾値以下の場合に液位検知を行うので、異種燃料が給油された場合の液位検知センサによる検知液位の誤差を少なくすることが可能である。筒体内の濃度偏位を、２つの性状センサ（筒体内性状センサと筒体外性状センサ）の静電容量で検知しているので、検知精度が高くなる。

請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の発明において、前記筒体外性状センサが前記サブカップ内に備えられている。

サブカップ内に燃料が収容されると共に筒体外性状センサが備えられるので、このようなサブカップがない構成と比較して、燃料液面が傾斜した状態でも、サブカップ内の燃料が筒体外性状センサに接触した状態を、より確実に維持できる。

請求項５に記載の発明では、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記燃料導入手段が、前記サブカップの上部と前記筒体の上部とを連通させる連通部と、前記燃料タンク内の燃料を前記サブカップ内に圧送する圧送ポンプと、を有する。

サブカップの上部と筒体の上部とが連通部で連通している。このため、燃料タンク内の燃料を、圧送ポンプでサブカップ内に圧送すると、サブカップから溢れた燃料の全部又は一部が、連通部から筒体に流入する。連通部と圧送ポンプとを設ける簡単な構造で、サブカップ内の燃料を筒体内に導入可能となる。

請求項６に記載の発明では、請求項３又は請求項４を引用する請求項５に記載の発明において、前記筒体内性状センサの静電容量と前記筒体外性状センサの静電容量との静電容量差が前記容量差閾値を超えている場合に前記制御装置が前記圧送ポンプを駆動する。

静電容量差が容量差閾値を超えている場合には、圧送ポンプが駆動されるので、燃料タンク内の燃料がサブカップ内に圧送され、さらにこの燃料は筒体内に導入される。サブカップ内と筒体内とで燃料が循環する。これにより、圧送ポンプを駆動じない構成と比較して、筒体内の燃料濃度の均一化を図り、早期に静電容量を容量差閾値以下の状態とすることが可能になる。

請求項７に記載の発明では、請求項５又は請求項６に記載の発明において、記サブカップの上部を閉塞するサブカップ蓋を備え、前記連通部が、前記サブカップ蓋に設けられた孔部から上方に延出され前記サブカップ内と前記筒体内とを連通する燃料導入路を備える。

サブカップ蓋の孔部から上方に延出した燃料導入路により、簡単な構造で連通部を構成し、サブカップ内の燃料を筒体内に確実に導入できる。

しかも、サブカップの上部はサブカップ蓋で閉塞しているので、サブカップから不用意に燃料が溢れることが抑制される。

本発明は上記構成としたので、静電容量特性の異なる燃料が給油されても、液位検知の誤差を少なくすることができる。

本発明の第１実施形態の燃料タンク構造をエンジン及び燃料供給配管と共に示す正面図である。 本発明の第１実施形態の燃料タンク構造を構成する燃料ポンプモジュールを示す概略斜視図である。 本発明の第１実施形態の燃料タンク構造を構成する燃料ポンプモジュールを燃料タンクの一部と共に一部を展開して示す図２の３−３線断面図である。 本発明の第１実施形態の燃料タンク構造を構成する燃料ポンプモジュールを示す図２の４−４線断面図である。 本発明の第１実施形態の燃料タンク構造に用いられる静電容量センサユニットを部分的に示す正面図である。 本発明の第１実施形態の燃料タンク構造における給油後の状態を図３と同様の断面で示す断面図である。 本発明の第１実施形態の燃料タンク構造における給油後のジェットポンプ駆動後の第１性状センサ及び第２性状センサの静電容量の時間変化を定性的に示すグラフである。 本発明の第１実施形態の燃料タンク構造におけるエンジン駆動中の液位判定を行うフローチャートの一例である。 本発明の第１実施形態の燃料タンク構造における燃料消費途中の状態を図３と同様の断面で示す断面図である。 本発明の第２実施形態の燃料タンク構造を構成する燃料ポンプモジュールを示す概略斜視図である。 本発明の第２実施形態の燃料タンク構造を構成する燃料ポンプモジュールを燃料タンクの一部と共に一部を展開して示す図１０の１１−１１線断面図である。 本発明の第１実施形態の燃料タンク構造を構成する燃料ポンプモジュールを示す図１０の１２−１２線断面図である。 本発明の第２実施形態の燃料タンク構造に用いられる静電容量センサユニットを部分的に示す正面図である。 本発明の第２実施形態の燃料タンク構造における給油中の液位判定を行うフローチャートの一例である。 本発明の第２実施形態の燃料タンク構造における給油前の状態を図１１と同様の断面で示す断面図である。 本発明の第２実施形態の燃料タンク構造における給油後の状態を図１１と同様の断面で示す断面図である。 本発明の第３実施形態の燃料タンク構造を構成する燃料ポンプモジュールを燃料タンクの一部と共に一部を展開して示す断面図である。 本発明の第３実施形態の燃料タンク構造における給油後のジェットポンプ駆動後の第１性状センサの静電容量の時間変化を定性的に示すグラフである。

図１には、本発明の第１実施形態の燃料タンク構造１２が、エンジン２０に対し燃料供給するための燃料供給配管５２と共に示されている。また、図２には、燃料タンク構造１２に用いられる燃料ポンプモジュール２２（サブカップ２４及びその近傍）が斜視図にて示されている。

この燃料タンク構造１２は、内部に燃料を収容可能な燃料タンク１４を有している。燃料タンク１４は、全体として略直方体の箱状に形成されている。特に本実施形態では、燃料タンク１４として、底壁１４Ｂと上壁１４Ｕとが互いに接近又は離間することで、燃料タンク１４の容積を可変とした構造としている。

燃料タンク１４には、満タン液位ＨＬ及び警告液位ＬＬが設定されている。満タン液位ＨＬは、燃料タンク１４内に給油したときに、液面がこの満タン液位ＨＬに達すると、それ以上は給油できないように設定された液位である。したがって、通常では燃料タンク１４内の液位が満タン液位ＨＬを上回ることはない。また、警告液位ＬＬは、燃料タンク１４内の燃料が消費された場合に、液面がこの警告液位ＬＬに達するまでに警告等がなされ、給油を促すように設定された液位である。

燃料タンク１４の上壁１４Ｕには、挿入口１６が形成されている。挿入口１６からは、燃料ポンプモジュール２２を挿入することができる。挿入口１６は、燃料タンク１４の外側から蓋部材１８で閉塞される。

燃料タンク１４内に配置される燃料ポンプモジュール２２は、燃料タンク１４内の燃料をエンジン２０に送出することができる。図２に詳細に示すように、燃料ポンプモジュール２２は、上面が開放された略円筒状のサブカップ２４を有している。サブカップ２４の上面は、サブカップ蓋３２によって覆われている。

そして、蓋部材１８から下方に延出された１又は複数本（本実施形態では２本）のガイド棒３４がサブカップ２４のガイド筒に挿入されている。これにより、底壁１４Ｂと上壁１４Ｕとが互いに接近又は離間した場合でも、サブカップ２４の位置及び姿勢が安定的に維持されるようになっている。特に、ガイド棒３４には蓋部材１８に対しガイド筒を下方に付勢する圧縮コイルスプリングが装着されている。この付勢力により、サブカップ２４の底壁２４Ｂが、燃料タンク１４の底壁１４Ｂに接触した状態を維持できる。

図３に示すように、サブカップ２４内には、燃料ポンプ４０が備えられている。燃料ポンプ４０の下部には、燃料を吸引可能な燃料吸引口４２が設けられている。燃料ポンプ４０を駆動することで、サブカップ２４内の燃料を、燃料吸引口４２から吸引する。そして、燃料送出配管４４を通じて、サブカップ２４内の燃料をエンジン２０（図１参照）に向けて送り出すことができる。

燃料ポンプ４０の燃料吸引口４２には、燃料フィルタ４６が装着されている。燃料フィルタ４６は、網目状の部材によって袋状に形成されており、その内部に、燃料吸引口４２が位置している。燃料フィルタ４６は、サブカップ２４内の燃料ＧＳを燃料吸引口４２から吸引するときに、燃料中の異物を除去する作用を有している。

サブカップ２４内には燃料タンク１４内の燃料の一部が貯留される。したがって、燃料タンク１４に対し燃料ＧＳが傾斜し偏在したときでも、サブカップ２４内に貯留された燃料の一部が燃料フィルタ４６から離れる現象（いわゆる燃料切れ）を抑制できる。

図２及び図４から分かるように、サブカップ２４の周壁２４Ｓの下部には、周壁２４Ｓを部分的に内側に湾曲させた凹部２４Ｄが形成されている。凹部２４Ｄにはジェットポンプ４８が配置されている。

ジェットポンプ４８には、導入配管５４が接続されている。燃料ポンプ４０によって汲み上げられた燃料の一部は、外部に送出されることなく、リターン燃料として、導入配管５４からジェットポンプ４８に導入される。ジェットポンプ４８の内部は、導入配管５４から導入されたリターン燃料によって、負圧が生じる。そしてこの負圧により、サブカップ２４の外部（燃料タンク１４の内部）から燃料ＧＳを、吸引口４８Ｂを通じて吸引し、凹部２４Ｄに形成された貫通孔２４Ｈを通じてサブカップ２４内に燃料を送り込む（圧送する）作用を有している。

図３及び図４に示すように、サブカップ２４内には、底壁２４Ｂから隔壁２４Ｐが立設されている。隔壁２４Ｐは、周壁２４Ｓの一部とで貫通孔２４Ｈを取り囲むと共に、周壁２４Ｓの高さよりも低く形成されている。そして、周壁２４Ｓの一部と隔壁２４Ｐとの間に一時収容部２４Ｔが構成されている。ジェットポンプ４８から貫通孔２４Ｈを経て導入された燃料は、この一時収容部２４Ｔに一時的に収容される。一時収容部２４Ｔから溢れた燃料が、隔壁２４Ｐを超えて、サブカップ２４内（一時収容部２４Ｔ以外の領域）に収容される。以下において、単に「サブカップ２４内」あるいは「サブカップ２４の内部」というときは、サブカップ２４において一時収容部２４Ｔ以外の領域をいう。

なお、図３は図２における３−３線断面図であるが、図４にも３−３線を記入し、断面位置を示している。

図２及び図３に示すように、燃料ポンプモジュール２２は、サブカップ２４の外側に位置する筒体３８を備えている。筒体３８は、燃料タンク１４の満タン液位ＨＬよりも高い位置まで形成されている。本実施形態では、図４から分かるように、筒体３８は、水平断面が略長方形とされており、平面視にて、サブカップ２４の外周の一部分に存在している。筒体３８の一部は、サブカップ２４の周壁２４Ｓが兼用する構造とされている。

筒体３８は、上方には開放されている。筒体３８の下部（底壁１４Ｂの近傍）には燃料出入口５６が形成されている。すなわち、筒体３８は上下に開放されている。

さらに燃料タンク１４内には、図３および図４に示すように、この燃料出入口５６を通じて筒体３８内と連続する燃料貯留部材５８が設けられている。特に本実施形態では、図４から分かるように、燃料貯留部材５８はサブカップ２４の周壁２４Ｓに沿って延在された略環状に形成されており、燃料出入口５６と反対側の端部が、燃料タンク１４内の下部（底壁１４Ｂの近傍）で開口する開口部５６Ｈとなっている。したがって、燃料貯留部材５８は、筒体３８内及び燃料タンク１４内の双方と連通している。なお、図３および後述する図６では、燃料貯留部材５８を便宜的に展開した形状で示している。

燃料タンク１４内の燃料は、燃料貯留部材５８及び燃料出入口５６を経て筒体３８内に出入りする。このため、燃料タンク１４内の液位と、筒体３８内の液位とは略等しくなる。

図３に示すように、サブカップ２４の上面はサブカップ蓋３２によって閉じられているが、筒体３８の近傍位置は開口されて孔部３２Ｈが形成されると共に、孔部３２Ｈを囲むように、筒体３８と対向する燃料導入壁６２が上方に向かって延出されている。燃料導入壁６２は筒体３８との間に、燃料導入路６４を構成している。燃料導入路６４により、サブカップ２４内と筒体３８内とが連通されている。ジェットポンプ４８の駆動時に、サブカップ２４内から溢れた燃料（ただし、燃料タンク１４内への流出はサブカップ蓋３２によって抑制される）が、矢印Ｆ１で示すように、燃料導入路６４を通り、筒体３８内に上方から流入する。本発明の燃料導入手段６０は、燃料導入路６４とジェットポンプ４８を含んで構成されている。

さらに、燃料ポンプモジュール２２は、静電容量センサユニット２６を備えている。図２に詳細に示すように、静電容量センサユニット２６は、サブカップ蓋３２の上面に搭載されるセンサ回路部２６Ｃと、このセンサ回路部２６Ｃから、サブカップ蓋３２を貫通して下方に延出されたセンサ本体部２６Ｓと、を有している。センサ回路部２６Ｃは、本発明の制御装置の一例である。

図５にも示すように、センサ本体部２６Ｓは、樹脂フィルム等の折り曲げ可能な絶縁体によって、全体として略長尺状に形成されたベース２８を有している。ベース２８の先端は二股状に分岐されており、第１ベース部２８Ａと第２ベース部２８Ｂとが形成されている。第１ベース部２８Ａは、センサ回路部２６Ｃから離間する方向に延出された長尺部２８Ｌと、この長尺部２８Ｌの先端を横方向に拡幅した拡幅部２８Ｗを有している。

図２及び図３に示すように、第１ベース部２８Ａは、筒体３８内に上方から挿入され、先端が筒体３８の下部近傍に達している。第２ベース部２８Ｂは、サブカップ２４内に挿入され、先端がサブカップ２４の底壁２４Ｂの近傍に達している。

第１ベース部２８Ａの長尺部２８Ｌの表面には複数の電極３０がベース２８の長手方向にそって一定間隔で配置されており、液位検知センサ２６Ｌが構成されている。液位検知センサ２６Ｌの最高位置は、燃料タンク１４の満タン液位ＨＬよりも高くされている。第１ベース部２８Ａの長尺部２８Ｌは筒体３８内に挿入されているため、液位検知センサ２６Ｌの周囲を、筒体３８が取り囲んでいる。

第１ベース部２８Ａの拡幅部２８Ｗの表面にも、複数の電極３０が配置されており、第１性状センサ２６Ｆが構成されている。第１性状センサ２６Ｆは液位検知センサ２６Ｌよりも短くなっている。第１ベース部２８Ａの長尺部２８Ｌが筒体３８内に挿入された状態で、第１性状センサ２６Ｆは、燃料タンク１４の底部１４Ｂの近傍（厳密には、燃料貯留部材５８内）に位置し、筒体３８内の燃料濃度に応じて静電容量が変化する。第１性状センサ２６Ｆは、本発明の筒体外性状センサの一例である。

第２ベース部２８Ｂの表面にも、複数の電極３０がベース２８の長手方向にそって一定間隔で配置されており、第２性状センサ２６Ｇが構成されている。第２性状センサ２６Ｇも第１性状センサ２６Ｆと同様に、液位検知センサ２６Ｌより短くなっている。そして、第２性状センサ２６Ｇは、第２ベース部２８Ｂの先端部分にのみ形成されている。第２ベース部２８Ｂの先端はサブカップ２４の底壁２４Ｂの近傍に達している。第２性状センサ２６Ｇは、サブカップ２４内の燃料性状に応じて静電容量が変化する。第２性状センサ２６Ｇは、本発明の筒体内性状センサの一例である。

液位検知センサ２６Ｌ、第１性状センサ２６Ｆ及び第２性状センサ２６Ｇを構成している複数の電極３０は、燃料と接している部分と接していない部分とで、静電容量の値が異なる。また、接触している燃料の性状よっても、静電容量の値が異なる。この静電容量の値の違いを用いて、静電容量センサユニット２６における燃料の接触範囲の広狭に応じた信号を出力できる。

第１性状センサ２６Ｆ、第２性状センサ２６Ｇ及び液位検知センサ２６Ｌからの出力信号は、センサ回路部２６Ｃに送られる。さらに、燃料性状及び液位に関する情報は、エンジン制御装置７０に送られ、エンジン２０における燃料噴射等が制御される。

ここで、通常状態では、サブカップ２４内の燃料液位は、サブカップ２４の上端位置に達する（サブカップ２４内は満タンになる）ように、ジェットポンプ４８によりサブカップ２４内に燃料が送り込まれている。このため、第２性状センサ２６Ｇの全体が燃料に浸漬される。

また、第１性状センサ２６Ｆは、サブカップ２４の外部において、燃料タンク１４の下部（底壁１４Ｂの近傍）に配置されている。このため、燃料タンク１４内の燃料量がわずかであっても、第１性状センサ２６Ｆの全体が燃料に浸漬される可能性が高い。

そして、第１性状センサ２６Ｆ及び第２性状センサ２６Ｇは、接触している燃料の性状に応じて静電容量が異なることを利用して、燃料タンク１４内の燃料性状を検知することが可能である。第１性状センサ２６Ｆ及び第２性状センサ２６Ｇの静電容量のデータは、センサ回路部２６Ｃに送られる。

これに対し、液位検知センサ２６Ｌは、筒体３８内において、上下方向に沿って配置されている。このため、燃料タンク１４内の燃料量に応じて、燃料に浸漬される部分の長さが変化し、静電容量も異なった値をとる。これを利用して、燃料タンク１４内の燃料量を検知することが可能である。液位検知センサ２６Ｌの静電容量のデータも、センサ回路部２６Ｃに送られる。

本実施形態では、１つのベース２８上に、第１性状センサ２６Ｆ、第２性状センサ２６Ｇ及び液位検知センサ２６Ｌが構成されている。換言すれば、第１性状センサ２６Ｆ、第２性状センサ２６Ｇ及び液位検知センサ２６Ｌが一体化されて静電容量センサユニット２６が構成されており、部品点数の増加が抑制されている。

図３に示すように、サブカップ２４の底壁２４Ｂには、燃料流入孔６６が形成されている。さらに燃料流入孔６６には、燃料タンク１４内からサブカップ２４内への燃料移動は許容し、逆方向の燃料移動は阻止する一方向弁６８が設けられている。たとえば、燃料タンク１４へ初期給油（燃料タンク１４内に燃料が全く存在していない状態からの給油）を行う場合は、燃料タンク１４内の液位上昇時には、燃料タンク１４内の燃料が燃料流入孔６６からサブカップ２４内に流入するため、燃料タンク１４とサブカップ２４とで燃料液位は等しくなる。これに対し、燃料タンク１４内の液位低下時には、サブカップ２４内の燃料が燃料流入孔６６を通じて燃料タンク１４内に流出することはない。サブカップ２４内には、ジェットポンプ４８の駆動によって送り込まれた燃料が保持されるため、燃料液位はサブカップ２４の上端位置に維持される。

次に、本実施形態の燃料タンク構造１２の作用を説明する。

この燃料タンク構造１２では、燃料ポンプ４０の駆動により、サブカップ２４内に貯留された燃料を、燃料送出配管４４を通じてエンジン等に送出することができる。

燃料タンク１４内の燃料量が少なくなった状態でも、サブカップ２４内には燃料が存在している。したがって、燃料ＧＳが傾斜し、燃料タンク１４内において偏在した場合であっても、サブカップ２４内の燃料ＧＳは、燃料吸引口４２の近傍に保持される。このため、燃料ＧＳが燃料フィルタ４６から離れて燃料フィルタ４６の油膜が切れる現象（いわゆる燃料切れ）を抑制することができる。また、サブカップ２４内の燃料ＧＳが第２性状センサ２６Ｇに接触した状態を維持しやすくなる。

燃料ポンプ４０が駆動すると、導入配管５４を通じて燃料の一部がジェットポンプ４８に導入される。これにより、ジェットポンプ４８が駆動されるため、燃料ＧＳが一時収容部２４Ｔに送られる。そして、一時収容部２４Ｔから溢れた燃料は、隔壁２４Ｐを超えてサブカップ２４内（一時収容部２４Ｔ以外の領域）に収容される。

ここで、本実施形態の燃料タンク１４に給油する場合を考える。特に、本実施形態において、燃料タンク１４内に、比重の異なる複数種の燃料が給油される場合を想定する。

以下では、相対的に比重の大きい小比重燃料ＬＦと、比重の小さい大比重燃料ＨＦとを区別する。小比重燃料ＬＦの例としてはガソリン（エタノール等が混合されていない燃料）を、大比重燃料ＨＦの例としては、エタノール燃料（ガソリンにエタノールを所定の割合で混合した燃料、あるいは、エタノールのみで構成された燃料等）を挙げることができる。また、「燃料濃度」あるいは「濃度」とは、複数種が混合した燃料において、対象となる燃料の容積割合をいう。

まず、燃料タンク１４内に小比重燃料ＬＦが存在している状態から燃料タンク１４内に大比重燃料ＨＦを給油する場合について説明する。

燃料タンク１４内に小比重燃料ＬＦのみが存在している状態で、給油前のエンジン２０の駆動により燃料ポンプ４０が駆動されると、燃料供給配管５２からのリターン燃料によってジェットポンプ４８が駆動される。このため、サブカップ２４内に燃料タンク１４内の小比重燃料ＬＦが導入されている。

小比重燃料ＬＦが残存している燃料タンク１４内に大比重燃料ＨＦを給油すると、給油時にはエンジン２０が停止され、燃料ポンプ４０及びジェットポンプ４８も停止されているため、図６に示すように、サブカップ２４の外部では、大比重燃料ＨＦが小比重燃料ＬＦよりも下に位置し、一時的に２層となる。

大比重燃料ＨＦの一部は、開口部５６Ｈから燃料貯留部材５８内に流入するため、燃料貯留部材５８内に貯留されていた小比重燃料ＬＦが筒体３８内に移動する。筒体３８内では、小比重燃料ＬＦの液位Ｌ２が上昇し、燃料タンク１４内の液位Ｌ１と一致する。

サブカップ２４内では、小比重燃料ＬＦが貯留された状態が維持されているので、第２性状センサ２６Ｇには、小比重燃料ＬＦが接触している。

ここで、エンジン２０の駆動により燃料ポンプ４０及びジェットポンプ４８が駆動されると、図６に矢印Ｆ４で示すように、燃料タンク１４内の大比重燃料ＨＦがジェットポンプ４８によりサブカップ２４内に送られる。

これにより、サブカップ２４内に貯留されていた小比重燃料ＬＦは、矢印Ｆ１で示すように、隔壁２４Ｐを超え、サブカップ２４内から燃料導入路６４を通り、筒体３８内に上方から流入する。サブカップ２４の上部はサブカップ蓋３２で閉塞されているので、サブカップ２４内の燃料が不用意に燃料タンク１４内に溢れることはない。すなわち、燃料導入路６４を備えた簡単な構造で、確実にサブカップ２４内の燃料を筒体３８内に導入できる。

筒体３８内では、この小比重燃料ＬＦが液位検知センサ２６Ｌに接触する。さらにこの小比重燃料ＬＦは、図４に矢印Ｆ５で示すように、燃料出入口５６及び燃料貯留部材５８を経て、開口部５６Ｈから排出される。

このようにして、燃料タンク１４内からサブカップ２４を経て筒体３８内に大比重燃料ＨＦが送られると、サブカップ２４内では、大比重燃料ＨＦの割合が徐々に増加する。そして、筒体３８内においても、大比重燃料ＨＦの割合が徐々に増加する。すなわち、筒体３８内およびサブカップ２４内の燃料濃度は、安定状態になるまでの過渡期となる。

図７には、ジェットポンプ４８の駆動時からの第１性状センサ２６Ｆの静電容量（ＣＦ）および第２性状センサ２６Ｇの静電容量（ＣＳ）の変化の一例が定性的に示されている。このグラフからも分かるように、ジェットポンプ４８の駆動初期から時間が経過するにしたがって、静電容量差ΔＣ＝ＣＳ−ＣＦが徐々に小さくなっている。たとえば、ジェットポンプ４８の駆動初期である時刻Ｔ１１の時点では、静電容量差ΔＣ１が大きい。そして、ジェットポンプ４８の駆動時間が経過するにしたがって、この静電容量の差ΔＣが漸減しており、時刻Ｔ１１から所定時間が経過した後の時刻Ｔ２１における静電容量差ΔＣは、時刻Ｔ１１における静電容量差ΔＣ１よりも小さい。

なお、図７では、第２性状センサ２６Ｇの静電容量（ＣＳ）が第１性状センサ２６Ｆの静電容量（ＣＦ）よりも大きい場合を例示しているが、これらの大小関係は逆転することもある。この点を考慮すれば、静電容量差ΔＣとしては、ＣＳ−ＣＦの絶対値を採ればよい。

図８には、本実施形態において、燃料タンク１４内の液位Ｌ１を検知するための液位検知フローの一例が示されている。この液位検知フローは、たとえばエンジン駆動時や給油時に、センサ回路部２６Ｃ（制御装置）によって所定時間ごとに繰り返し行われる。

この液位検知フローでは、まず、ステップＳ１０２において、第１性状センサ２６Ｆの静電容量ＣＦと、第２性状センサ２６Ｇの静電容量ＣＧの差（静電容量差ΔＣ）を算出し、この静電容量差ΔＣが、あらかじめ決められた閾値（容量差閾値ΔＣ’）以下であるか否かを判定する。

たとえば、上記したように、図７に示す時刻Ｔ１１では、第１性状センサ２６Ｆと第２性状センサ２６Ｇとで、静電容量差ΔＣ１が大きい。すなわち、第１性状センサ２６Ｆの周囲に存在している燃料と、第２性状センサ２６Ｇの周囲に存在している燃料とでは、燃料の性状が異なっている。還元すれば、筒体３８内での濃度偏位も大きいと考えられる。

これに対し、たとえば、図７に示す時刻Ｔ２１では、第１性状センサ２６Ｆと第２性状センサ２６Ｇとで、静電容量差ΔＣ２が、ΔＣ１よりも小さい。すなわち、第１性状センサ２６Ｆの周囲に存在している燃料と、第２性状センサ２６Ｇの周囲に存在している燃料とでは、燃料の性状が近い（実質的に同一とみなせる程度を含む）。還元すれば、筒体３８内での濃度偏位も小さいと考えられる。

したがって、静電容量差ΔＣが容量差閾値ΔＣ’を超えていると判断した場合は、液位検知センサ２６Ｌの静電容量に基づく液位Ｌ２の検知を実行しない、と判定し、液位検知フローを終了する。これに対し、静電容量差が容量差閾値ΔＣ’以下の場合は、液位検知センサ２６Ｌの静電容量に基づく液位Ｌ２の検知を実行する、と判定する。そして、ステップＳ１０４において、液位検知センサ２６Ｌの静電容量を測定する。

そして、ステップＳ１０６において、液位検知センサ２６Ｌの静電容量と、第２性状センサ２６Ｇの静電容量の比から、液位Ｌ２を算出する。すなわち、液位検知センサ２６Ｌへの燃料の接触範囲に応じて液位検知センサ２６Ｌの静電容量が変化するので、第２性状センサ２６Ｇで検知された静電容量値を基準として用い、液位検知センサ２６Ｌの静電容量に基づいて筒体３８内の液位Ｌ２を知ることができる。そして、筒体３８内の液位Ｌ２は燃料タンク１４内の液位Ｌ１と一致しているので、燃料タンク１４内の液位Ｌ１を知ることが可能である。

このように、本実施形態では、第１性状センサ２６Ｆと第２性状センサ２６Ｇとの静電容量差から、筒体３８内の濃度偏位（位置における濃度の偏り）を知ることができ、これに基づいて、濃度偏位が大きいときは、液位の判定を行わないようにしている。したがって、より正確な液位検知が可能となる。

なお、上記では、小比重燃料ＬＦが燃料タンク１４内に残存している状態で、大比重燃料ＨＦを給油した場合を例にあげたが、これとは逆に、大比重燃料ＨＦが燃料タンク１４内に残存している状態で、小比重燃料ＬＦを給油した場合でも、正確な液位検知が可能である。

また、上記では、異種燃料が給油され、ジェットポンプ４８が駆動された後の、筒体３８内およびサブカップ２４内における燃料濃度が安定するまでの過渡期を例にあげたが、本実施形態の液位検知は、これ以外のタイミングで行っても、正確な液位検知が可能である。たとえば、図９に示す例では、燃料タンク１４内（サブカップ２４の外部）において、上層に小比重燃料ＬＦが存在し、下層に大比重燃料ＨＦが存在した２層状態で、燃料が消費されて境界面ＥＳがジェットポンプ４８の吸引口４８Ｂの位置まで下がった状態を示している。サブカップ２４内および筒体３８内には、大比重燃料ＨＦが存在している。

この状態では、ジェットポンプ４８の吸引口４８Ｂから吸引される燃料には、大比重燃料ＨＦと小比重燃料ＬＦとが混在しているため、サブカップ２４および筒体３８内の燃料は、小比重燃料ＬＦの割合が徐々に高くなり、濃度偏位が生じる。このような場合にも、本実施形態では、静電容量差ΔＣが容量差閾値ΔＣ’を超えていれば、液位の判定を行わない。すなわち、筒体３８内の燃料濃度が安定した状態で液位を検知するので、より正確な濃度検知が可能となる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態の燃料タンク構造７２では、燃料ポンプモジュール７４および静電容量センサユニット７６の構造が第１実施形態と異なっているが、燃料タンク構造の全体的構成は第１実施形態と同一であるので、図示を省略する。また、燃料ポンプモジュールについても、第１実施形態と同一の構成要素、部材等については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。

第２実施形態では、第１実施形態の燃料貯留部材５８（図３および図４参照）は形成されておらず、筒体３８が、ジェットポンプ４８の吸引口４８Ｂに近い位置に設けられている。そして、筒体３８の燃料出入口５６が、ジェットポンプ４８の吸引口４８Ｂと対向している。

第２実施形態の静電容量センサユニット７６は、図１３に示すように、第１ベース部７８Ａと第２ベース部７８Ｂの二股状に分岐したベース７８を有しているが、第１ベース部７８Ａには、長尺部７８Ｌの先端をさらに延出した延出部７８Ｅが形成されている。そして、延出部７８Ｅに、第１性状センサ２６Ｆが設けられている。

図１１および図１２にも示すように、第２実施形態では、第１ベース部７８Ａの先端が略直角に曲げられており、第１性状センサ２６Ｆが、筒体３８内において、燃料タンク１４の底壁１４Ｂに沿って配置されている。

このような構成とされた第２実施形態の燃料タンク構造７２では、たとえば、給油中に、水分等の異物（大比重燃料ＨＦよりもさらに比重が大きい）が燃料タンク１４内に混入した場合に、異物の量がわずかであっても、第１性状センサ２６Ｆに接触しやすい。このため、給油中に、図１４に示すフローにより、異物の混入を検知することが可能である。

まず、ステップＳ２０２において、第１性状センサ２６Ｆの静電容量ＣＦが、異常値を超えているか否かを判定する。この「異常値」とは、水分が第１性状センサ２６Ｆに接触した状態の第１性状センサ２６Ｆの静電容量である。すなわち、常温での比誘電率は、ガソリンが２．２、エタノールが２４程度であるのに対し、水は８０程度であるため、第１性状センサ２６Ｆに水分が接触した状態では、ガソリンやエタノールが接触した状態よりも、静電容量が特に高い異常値となる。

たとえば、図１５に示すように燃料タンク１４内に小比重燃料ＬＦが残存している状態を想定し、この状態で、大比重燃料ＨＦが給油された場合を考える。このとき、大比重燃料ＨＦと共に燃料タンク１４内に水分ＷＴが混入すると、水分ＷＴは、大比重燃料ＨＦよりもさらに比重が大きいので、図１６に示すように、燃料タンク１４の底壁１４Ｂの近傍に溜まる。そして、この水分ＷＴは、第１性状センサ２６Ｆに接触する可能性が高い。

第１性状センサ２６Ｆの静電容量ＣＦが異常値を超えている場合は、ステップＳ２０４において、給油異常を報知する。この報知は、たとえば、車両に備えられた表示パネル等への表示により行ってもよいし、音声により行ってもよい。

第１性状センサ２６Ｆの静電容量が異常値以下である場合は、ステップＳ２０６において、第１性状センサ２６Ｆの静電容量ＣＦと、液位検知センサ２６Ｌの静電容量ＣＧの差（静電容量差ΔＣ）を測定し、この静電容量差が、あらかじめ決められた閾値（容量差閾値ΔＣ’）以下であるか否かを判断する。

静電容量差が容量差閾値ΔＣ’を超えている場合は、液位検知センサ２６Ｌの静電容量に基づく液位Ｌ２の検知を実行しない、と判定し、ステップＳ２０８において、ジェットポンプ４８を駆動する。給油中であるため、エンジン２０（図１参照）は停止状態を維持されるが、たとえば燃料ポンプ４０を駆動すると、リターン燃料がジェットポンプ４８に導入されるので、ジェットポンプ４８が駆動される。

ジェットポンプ４８の駆動によって、サブカップ２４内に燃料が導入されると、サブカップ２４内および筒体３８内の燃料偏位が徐々に解消される。とくに、ジェットポンプ４８を駆動しない場合と比較して、サブカップ２４内と筒体３８内とでの燃料の循環が促進されるので、筒体３８内で早期に燃料偏位を少なくして燃料濃度の均一化を図ることが可能である。

ステップＳ２１０では、第１性状センサ２６Ｆの静電容量と、液位検知センサ２６Ｌの静電容量の差（静電容量差ΔＣ）を測定し、この静電容量差が、あらかじめ決められた閾値（容量差閾値ΔＣ’）以下であるか否かをあらためて判断する。静電容量差ΔＣが容量差閾値ΔＣ’を超えている場合は、ステップＳ２０８に戻るので、引き続きジェットポンプ４８が駆動される。

これに対し、ステップＳ２０６またはステップＳ２１０で、静電容量差ΔＣが容量差閾値ΔＣ’以下であると判断した場合は、液位検知センサ２６Ｌの静電容量に基づく液位Ｌ２の検知を実行する、と判定する。そして、ステップＳ２１２において、液位検知センサ２６Ｌの静電容量を測定する。そして、ステップＳ２１４において、液位検知センサ２６Ｌの静電容量と、第２性状センサ２６Ｇの静電容量の比から、液位Ｌ２を算出する。筒体３８内の液位Ｌ２は燃料タンク１４内の液位Ｌ１と一致しているので、燃料タンク１４内の液位Ｌ１を知ることが可能である。

このように、第２実施形態では、たとえば給油中に水分が混入した場合に、これを検知して報知することが可能である。

第２実施形態において、エンジン駆動中は、図６に示したフローによって、筒体３８内の液位Ｌ２及び燃料タンク１４内の液位Ｌ１を検知することが可能である。

また、第１実施形態において筒体３８内の濃度偏位が大きい場合に、第２実施形態と同様にジェットポンプ４８を駆動し、筒体３８内で早期に燃料偏位を少なくして燃料濃度の均一化を図るようにしてもよい。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１７には、本発明の第３実施形態の燃料タンク構造９２を構成する燃料ポンプモジュール９４が示されている。第３実施形態では、第２性状センサ２６Ｇ（筒体内性状センサ）を有さない点以外は、第１実施形態の燃料タンク構造１２と同一の構成とされているので、燃料タンク構造の全体像は図示を省略する。また、燃料ポンプモジュールについても、第１実施形態と同一の構成要素、部材等については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。

第１及び第２実施形態では、第１性状センサ２６Ｆの静電容量ＣＦと第２性状センサ２６Ｇの静電容量ＣＧの双方を用いた構成を挙げたが、第３実施形態では、第１性状センサ２６Ｆの静電容量ＣＦのみを用いて、筒体３８内の濃度偏位が大きい場合に液位検知センサ２６Ｌでの液位検知を行わないようにしている。

図１８には、第３実施形態において、第１性状センサ２６Ｆの静電容量ＣＦが、ジェットポンプ４８駆動後の時間変化として示されている。ジェットポンプ４８の駆動初期では、静電容量ＣＦの変化率（単位時間あたりの変化量）が大きく、駆動時間の経過と共に、変化率が小さくなっている。たとえば、ジェットポンプの駆動初期における短時間ΔＴ＝Ｔ１２−Ｔ１１での静電容量の変化ΔＣ３と、所定時間経過後のΔＴ＝Ｔ２２−Ｔ２１での静電容量の変化ΔＣ４と、を比較すると、駆動初期における静電容量の時間変化が大きい。

そこで、この静電容量の変化に対して適切な変化閾値を設定し、実際の静電容量の時間変化が、この変化閾値以下の場合に、液位検知センサ２６Ｌによる液位検知を行うようにすれば、より正確な液位検知が可能となる。

上記第３実施形態において、第２実施形態と同様に、燃料貯留部材５８を有さない構造としてもよい。

なお、第３実施形態の構成に代えて、たとえば、第１性状センサ２６Ｆ（筒体外性状センサ）は有さず、第２性状センサ２６Ｇ（筒体内性状センサ）を有する構成としてもよい。この構成では、第２性状センサ２６Ｇの静電容量ＣＧの時間変化があらかじめ設定された変化閾値以下の場合に、液位検知センサ２６Ｌによる液位検知を行うようにすればよい。

さらに、第１性状センサ２６Ｆと第２性状センサ２６Ｇの双方を有する構成において、筒体３８内の燃料偏位を判定する際に、いずれか一方の性状センサの静電容量を用いるようにしてもよい。これら２つの性状センサに加えて、さらに性状センサを設け、サブカップ２４内あるいは筒体３８内の燃料濃度をより高精度で検知できるようにしてもよい。

第１実施形態及び第２実施形態において、第２性状センサ２６Ｇの位置は、サブカップ２４内に限定されないが、サブカップ２４内に配置すると、燃料ポンプ４０の駆動によってエンジン２０に送出される燃料の性状を検知できる。また、サブカップ２４内で燃料が偏在した場合でも、サブカップ２４内の燃料が第２性状センサ２６Ｇに接触した状態を、より確実に維持できるようになる。

１２ 燃料タンク構造
１４ 燃料タンク
２２ 燃料ポンプモジュール
２４ サブカップ
２６Ｌ 液位検知センサ
２６Ｆ 第１性状センサ（筒体外性状センサ、制御手段）
２６Ｇ 第２性状センサ（筒体内性状センサ、制御手段）
２６Ｃ センサ回路部（制御装置、制御手段）
４０ 燃料ポンプ
４８ ジェットポンプ
６０ 燃料導入手段
７２ 燃料タンク構造
９２ 燃料タンク構造

Claims (7)

1. 内部に燃料を収容可能な燃料タンクと、
   前記燃料タンクの内部で上下方向に沿って配置され燃料の接触範囲に応じて静電容量が変化する液位検知センサと、
   前記液位検知センサの側方を取り囲んで上下方向に延在されると共に、下部から内部への燃料の出入りが可能な筒体と、
   前記燃料タンク内に備えられ、燃料タンク内の燃料が収容されるサブカップと、
   前記サブカップ内の燃料を前記筒体内に導入可能な燃料導入手段と、
   前記筒体内の燃料濃度の濃度偏位に応じて前記液位検知センサの静電容量に基づく燃料の液位検知を実行するか否かの判定を行う制御手段と、
   を有する燃料タンク構造。
2. 前記制御手段が、
   前記筒体内の燃料の性状に応じて静電容量が変化する筒体内性状センサ及び前記サブカップ内の燃料の性状に応じて静電容量が変化するカップ内性状センサの少なくとも一方を有すると共に、
   前記筒体内性状センサの静電容量又はカップ内性状センサの静電容量の時間変化があらかじめ決められた変化閾値以下の場合に前記液位検知を行う制御装置を有する請求項１に記載の燃料タンク構造。
3. 前記制御手段が、
   前記筒体内の燃料の性状に応じて静電容量が変化する筒体内性状センサと、
   前記筒体外の燃料の性状に応じて静電容量が変化する筒体外性状センサと、
   前記筒体内性状センサの静電容量と前記筒体外性状センサの静電容量との静電容量差があらかじめ決められた容量差閾値以下の場合に前記液位検知を行う制御装置と、
   を有する請求項１に記載の燃料タンク構造。
4. 前記筒体外性状センサが前記サブカップ内に備えられている請求項３に記載の燃料タンク構造。
5. 前記燃料導入手段が、
   前記サブカップの上部と前記筒体の上部とを連通させる連通部と、
   前記燃料タンク内の燃料を前記サブカップ内に圧送する圧送ポンプと、
   を有する請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の燃料タンク構造。
6. 前記筒体内性状センサの静電容量と前記筒体外性状センサの静電容量との静電容量差が前記容量差閾値を超えている場合に前記制御装置が前記圧送ポンプを駆動する請求項３又は請求項４を引用する請求項５に記載の燃料タンク構造。
7. 前記サブカップの上部を閉塞するサブカップ蓋を備え、
   前記連通部が、前記サブカップ蓋に設けられた孔部から上方に延出され前記サブカップ内と前記筒体内とを連通する燃料導入路を備える請求項５又は請求項６に記載の燃料タンク構造。
   

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