JP2014181597A

JP2014181597A - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP2014181597A
Application number: JP2013056164A
Authority: JP
Inventors: Ryosuke Akimori; 亮佑秋森; Akira Ito; 彰伊藤
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2014-09-29
Anticipated expiration: 2033-03-19
Also published as: JP6164883B2

Abstract

【課題】燃料タンクの故障箇所をより正確に判定する。
【解決手段】燃料の残量を計測するための燃料ゲージを備えた燃料タンクを備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御装置において、燃料噴射量を積算することにより燃料供給量を算出し、前記燃料ゲージによる計測値に基づき燃料消費量を算出し、前記燃料供給量と前記燃料消費量との違いが所定値以上である場合に燃料タンクに異常が発生していると判定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、燃料の残量を計測するための燃料ゲージを備えた燃料タンクを備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御装置に関する。

従来より、内燃機関を搭載した車両において、燃料の残量を検知する燃料検知手段を設けることが広く行われてきている。このような燃料検知手段として、例えば、燃料タンクに設けられ、燃料の液面の変化に追随してその上下位置が変化するフロートと、このフロートに接続してなるアームと、このアームを支持する本体と、前記アームの本体に対する相対位置を検知するセンサとを備えた燃料ゲージが広く用いられている。そして、センサが検知したアームの本体に対する相対位置に対応する燃料の残量等を運転者に視認可能に表示する燃料残量表示手段が車両に設けられている。さらに、前記燃料ゲージによる計測値を利用して、燃料タンクに燃料漏れ等の異常が発生したことを検出するための構成も種々知られている（例えば、特許文献１を参照）。

ところで、この種の燃料タンクを備えた車両において、燃料系に燃料漏れ等の異常が発生したことを検出するには、従来は燃料ゲージによる計測値のみが利用されていた。例えば、前記特許文献１記載の構成では、内燃機関の運転が停止された時点の燃料ゲージによる計測値と、その後内燃機関の運転が再開された時点の燃料ゲージによる計測値とを比較し、後者が前者よりも減少している場合に燃料系に異常が発生したものと判定するようにしている。

しかし、燃料系に生じうる異常は、燃料漏れに限らず、例えば燃料タンクの変形により燃料の残量と燃料ゲージによる計測値との間にズレが発生する事態や、燃料ゲージのアームの動作不良等により燃料ゲージによる計測値が実際の燃料の残量よりも大きな値として出力される等、種々のものが生じうる。しかし、従来の燃料ゲージによる計測値のみを利用する制御を行った場合、燃料系に具体的にどのような異常が発生しているのかがわかりにくく、故障箇所の特定に手間がかかるという問題があった。

特開２０１０−４８２０４号公報

本発明は以上の点に着目し、燃料タンクの故障箇所をより正確に判定できるようにするための手段を提供することを目的とする。

以上の課題を解決すべく、本発明に係る内燃機関の制御装置は、以下に述べるような構成を有する。すなわち本発明に係る内燃機関の制御装置は、燃料の残量を計測するための燃料ゲージを備えた燃料タンクを備えた内燃機関を制御するものであって、燃料噴射量を積算することにより燃料供給量を算出し、前記燃料ゲージによる計測値に基づき燃料消費量を算出し、前記燃料供給量と前記燃料消費量との違いが所定値以上である場合に燃料タンクに異常が発生していると判定する。

このようなものであれば、前記燃料ゲージによる計測値に基づく燃料消費量だけでなく燃料供給量をも参照して、燃料消費量と燃料供給量との違い、及びこれらの間の変化の割合に基づき、燃料系の故障箇所の判定をより正確に行うことができる。

なお、本発明において、「燃料タンク」とは、燃料を貯蔵するための燃料タンク本体及び前記燃料ゲージに限らず、この燃料タンク本体の内部に貯蔵された燃料をインジェクタに向けて供給するための燃料ポンプを含む燃料供給系全体を示す概念である。また、「燃料消費量と燃料供給量との違い」とは、これらの間の差及び割合の双方を含む概念である。

特に、燃料漏れの診断を行うための構成として、前記燃料消費量が前記燃料供給量より前記所定値以上多い場合に燃料漏れが発生している可能性があると判定するものが挙げられる。燃料漏れ以外の不具合が発生した場合には、燃料の残量に関わらず燃料消費量が燃料供給量を上回ることは起こりえないからである。

また、燃料タンクの形状異常の診断を行うための構成として、前記燃料消費量に対する燃料供給量の変化割合が一定でなく、前記燃料消費量が前記燃料供給量より多い場合に燃料タンクに形状異常が発生している可能性があると判定するものが挙げられる。燃料タンクの下部に凹み（上向きに凸の変形）が発生すると、燃料の残量が少なくなった場合において実際の燃料消費量当たりの液面低下量が大きくなるからである。

さらに、燃料ゲージの異常の診断を行うための構成として、前記燃料消費量に対する燃料供給量の変化割合が一定でなく、前記燃料消費量が前記燃料供給量より少ない場合に燃料ゲージに異常が発生している可能性があると判定するものが挙げられる。前記燃料消費量が前記燃料供給量より少なくなる事態は、燃料ゲージに異常が発生した場合以外では起こりえないからである。

本発明によれば、燃料タンクの故障箇所をより正確に判定するための手段を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る内燃機関を概略的に示す図。同実施形態に係る燃料タンクを概略的に示す図。同実施形態に係る燃料消費量及び燃料供給量を概略的に示す図。同実施形態の制御装置が実行する処理の手順例を示すフローチャート。同実施形態に係る燃料消費量と燃料供給量との間の関係を概略的に示す図。

以下、本発明の一実施形態を図１及び図２を参照しつつ説明する。

本実施形態に係る車両は、図１に示すように、内燃機関たるエンジンＥと、このエンジンＥに供給する燃料を貯蔵するための燃料タンク５とを備えている。

前記エンジンＥは、火花点火式ガソリンエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。

吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。

排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。

一方、前記燃料タンク５は、図２に示すように、燃料タンク本体５１と、この燃料タンク本体５１の内部に貯蔵された燃料をインジェクタ１１に向けて供給するための燃料ポンプ５２と、同じく前記燃料タンク本体５１の内部に備えられ、燃料の液面に追随して昇降するフロート５３ａ、このフロート５３ａに先端部を接続してなるアーム５３ｂ、このアーク５３ｂの基端を枢支する枢支部５３ｃ、及び前記アーム５３ｂの位置を検知するセンサ本体５３ｄを利用して形成した燃料残量検出要素たる燃料ゲージ５３とを少なくとも備えている。この燃料ゲージ５３のフロート５３ａ及びアーム５３ｂは、図２の想像線に示すような満タンである場合の液位である最高液位から図２の実線に示すような燃料の残量が検知最低限である所定値である場合の液位である最低液位までの間を昇降可能である。そして、この燃料ゲージ５３は、燃料の液位を示す液位信号ｇを制御装置であるＥＣＵ０に出力する。この液位信号ｇの値は、燃料の液位が高い方から順に、「５（Ｆ）」、「４」、「３」、「２」、「１」、「０」及び「Ｅ」の７種のいずれかである。

本実施形態の内燃機関の制御装置たるＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌ
Ｕｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。

入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号（Ｎ信号）ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｄ、機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｅ、触媒４１の上流側における排気ガスの空燃比を検出するＯ₂センサ４３から出力される空燃比信号ｆ、前記燃料ゲージ５３から出力される液位信号ｇ、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号（Ｇ信号）ｈ等が入力される。

出力インタフェースからは、点火プラグ１２のイグナイタに対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ等を出力する。

ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算してエンジンＥの運転を制御する。ＥＣＵ０は、エンジンＥの運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１に充填される吸気量を推算する。そして、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミングといった運転パラメータを決定する。運転パラメータの決定手法自体は、既知のものを採用することが可能である。ＥＣＵ０は、運転パラメータ及びユーザの操作に対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋを出力インタフェースを介して印加する。

しかして本実施形態では、ＥＣＵ０のプロセッサは、燃料タンクの異常の発生を判定すべく、以下のような燃料タンク異常判定プログラムを実行する。すなわち、燃料ゲージ５３による計測値、換言すれば図３に示すような前記液位信号ｇが示す燃料の液位に対応する燃料消費量Ａｌと、同図に示すような燃料噴射量Ｆを積算することにより算出される燃料供給量Ｂｌとを比較し、前記燃料供給量Ｂｌと前記燃料消費量Ａｌとの差Δｌが所定値以上である場合に燃料タンク５に異常が発生していると判定する制御を行う。なお、この燃料タンク異常判定プログラムにおいてはインジェクタ１１により燃料を噴射するごとに燃料供給量Ｂｌを積算する。また、燃料消費量Ａｌと燃料供給量Ｂｌとの比較は、液位信号ｇの値が変化した際に行う。さらに、燃料供給量Ｂｌの積算は、前記液位信号ｇが示す燃料の液位が上昇しかつ前記液位信号ｇの値が「４」以上となった際を基準として開始する。燃料消費量Ａｌは、燃料供給量Ｂｌの積算を開始した時点の液位信号ｇの値が示す燃料の残量を基準とする。

以下、プロセッサがこの燃料タンク異常判定プログラムを実行することにより行われる制御の手順を、フローチャートである図４を参照しつつ以下に示す。

まず、今回の燃料噴射量Ｆを前回までの燃料供給量Ｂｌに加算することにより新たな燃料供給量Ｂｌを算出する（ステップＳ１）。次いで、液位信号ｇが示す燃料の液位に対応する燃料消費量Ａｌを求める（ステップＳ２）。それから、液位信号ｇが前回と比較して液位が低下する側に変化した場合には（ステップＳ３）、前記燃料消費量Ａｌから前記燃料供給量Ｂｌを減算することによって差Δｌを算出し（ステップＳ４）、この差Δｌが正でかつ所定値Δｌ₀以上であれば（ステップＳ５）、燃料漏れが発生している可能性があることを示す情報をメモリの所定箇所に書き込む（ステップＳ６）。また、前記燃料供給量Ｂｌの増加度合いに対する前記燃料消費量Ａｌの増加度合いの比率が一定でなく（ステップＳ７）かつ前記燃料消費量Ａｌから前記燃料供給量Ｂｌを減算した差Δｌが正である（ステップＳ８）場合には、燃料タンクに形状異常が発生している可能性があることを示す情報をメモリの所定箇所に書き込む（ステップＳ９）。一方、前記燃料供給量Ｂｌの増加度合いに対する前記燃料消費量Ａｌの増加度合いの比率が一定でなく（ステップＳ７）かつ前記燃料消費量Ａｌから前記燃料供給量Ｂｌを減算した差Δｌが負である（ステップＳ８）場合には、燃料ゲージ５３に異常が発生している可能性があることを示す情報をメモリの所定箇所に書き込む（ステップＳ１０）。なお、前記所定値Δｌ₀は、インジェクタ１１からの燃料噴射量の誤差によって起こり得る量よりも十分大きな値に設定している。なお、エンジンＥの停止の際には、その時点の燃料消費量Ａｌ及び燃料供給量Ｂｌの値をメモリの所定箇所に書き込み、再始動の際に前記燃料消費量Ａｌ及び燃料供給量Ｂｌの値を読み出すようにしている。

すなわち、本実施形態によれば、前記燃料ゲージ５３による計測値に基づく燃料消費量Ａｌだけでなく燃料供給量Ｂｌをも参照し、燃料消費量Ａｌと燃料供給量Ｂｌとの差Δｌ、及びこれらの間の変化の割合を算出することにより、燃料タンク５の故障箇所の判定をより正確に行うことができる。

特に、図５の実線ａに示すように、前記燃料消費量Ａｌが前記燃料供給量Ｂｌより所定値Δｌ₀以上多い場合には燃料漏れが発生している可能性があると判定するので、燃料漏れの発生をより正確に判定できる。

また、燃料タンク５の下部に凹み（上向きに凸の変形）が発生すると、燃料の残量が少なくなった場合において、図５の実線ｂに示すように、実際の燃料供給量Ｂｌ当たりの液面低下量が大きくなることに着目し、前記燃料消費量Ａｌに対する燃料供給量Ｂｌの変化割合が一定でなく、前記燃料消費量Ａｌが前記燃料供給量Ｂｌより多い場合には燃料消費量Ａｌ当たりの液面低下量が大きくなっている可能性があると判定するので、燃料タンク５の形状異常をより正確に判定できる。

そして、燃料ゲージ５３に異常が発生した場合以外においては図５の実線ｃに示すように燃料ゲージ５３の出力値が示す燃料消費量Ａｌが前記燃料供給量Ｂｌより少なくなることは起こりえないことに着目し、前記燃料消費量Ａｌに対する燃料供給量Ｂｌの変化割合が一定でなく、前記燃料消費量Ａｌが前記燃料供給量Ｂｌより少ない場合に燃料ゲージ５３に異常が発生している可能性があると判定するので、燃料ゲージ５３の異常をより正確に判定できる。

なお、本発明は以上に述べた実施形態に限らない。

例えば、上述した実施形態では、燃料消費量と燃料供給量との差に基づき燃料タンクの異常を検出するようにしているが、燃料消費量と燃料供給量との比に基づき燃料タンクの異常を検出するようにしてももちろんよい。

また、燃料漏れの発生、燃料タンクの形状異常及び燃料ゲージの異常が発生した可能性を示す情報をメモリに書き込むだけでなく、別途設けた表示灯に代表される光や音等により運転者に通知するための手段を用いて運転者に異常の発生を通知するようにしてもよい。

さらに、燃料供給量の積算を開始するタイミングは、上述した実施形態で述べたものに限らず、任意に設定してよい。

その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。

Ｅ…内燃機関（エンジン）
０…制御装置（ＥＣＵ）
５…燃料タンク
５３…燃料ゲージ
Ａｌ…燃料消費量
Ｂｌ…燃料供給量

Claims

燃料の残量を計測するための燃料ゲージを備えた燃料タンクを備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
燃料噴射量を積算することにより燃料供給量を算出し、
前記燃料ゲージによる計測値に基づき燃料消費量を算出し、
前記燃料供給量と前記燃料消費量との違いが所定値以上である場合に燃料タンクに異常が発生していると判定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記燃料消費量が前記燃料供給量より前記所定値以上多い場合に燃料漏れが発生している可能性があると判定する請求項１記載の内燃機関の制御装置。
前記燃料消費量に対する燃料供給量の変化割合が一定でなく、前記燃料消費量が前記燃料供給量より多い場合に燃料タンクに形状異常が発生している可能性があると判定する請求項１記載の内燃機関の制御装置。
前記燃料消費量に対する燃料供給量の変化割合が一定でなく、前記燃料消費量が前記燃料供給量より少ない場合に燃料ゲージに異常が発生している可能性があると判定する請求項１記載の内燃機関の制御装置。