JP2018205209A - 燃料残量検出装置と燃料供給モジュールの製造方法 - Google Patents

燃料残量検出装置と燃料供給モジュールの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】燃料残量検出装置の検出精度を向上する。
【解決手段】燃料残量検出装置が、本体と、本体に対して回転可能に支持されているアームと、アームに接続されているフロートと、本体とアームとの相対角度に応じて第1データを出力する角度センサと、第1データの値に対応させて第2データの値を記述した変換データを記憶している記憶回路と、角度センサから第1データを受信し、受信した第1データを変換データに基づいて第2データに変換するデータ変換回路34を有する。燃料残量検出装置の製造方法が、相対角度を所定角度にセットした状態で角度センサが出力する第1データの値を測定し、測定した第1データの値に対応させて所定角度に対応する値を第2データの値として記憶回路に記憶させる処理を、少なくとも3つの所定角度において実施することで変換データを作成する変換データ作成工程を備える。
【選択図】図3

Description

本明細書に開示の技術は、燃料残量検出装置と燃料供給モジュールの製造方法に関する。
特許文献1に、燃料タンク内の燃料の残量を検出する燃料残量検出装置が開示されている。この燃料残量検出装置は、本体と、本体に対して回転可能に支持されているアームと、アームに接続されているフロートを有している。フロートは、燃料タンク内の燃料に浮遊する。燃料タンク内の燃料の水位が変化すると、フロートの上下方向の位置が変化し、アームが本体に対して回転する。本体の内部に、角度センサ(ホールIC)が設置されている。角度センサは、本体とアームとの相対角度を示すデータを出力する。したがって、角度センサが出力するデータから、燃料タンク内の燃料の残量を算出することができる。
特開2005−274434号公報
角度センサに検出誤差が生じる場合がある。例えば、アームの回転中心軸と角度センサの軸とが製造誤差等によってずれている場合に、角度センサが出力するデータ(アームの角度を示すデータ)と実際のアームの角度との間にずれが生じる場合がある。図5は、角度センサが出力するデータθと実際のアームの角度θとの関係を例示している。図5の実線のグラフは設計上の値を示しており、図5の破線のグラフは角度センサの特定の個体の値を示している。実線のグラフと破線のグラフとの差が、検出誤差である。図5に示すように、検出誤差の大きさは、アームの角度θによって変化する。また、角度センサの検出誤差は、同じ品種の燃料残量検出装置であっても、個体毎に異なる。従来は、このような検出誤差を修正できず、燃料残量の検出精度があまり高くなかった。本明細書では、燃料残量検出装置の検出精度を向上することができる技術を提供する。
本明細書で開示される製造方法では、燃料タンク内の燃料の残量を検出する燃料残量検出装置を製造する。この製造方法で製造される燃料残量検出装置は、本体と、前記本体に対して回転可能に支持されているアームと、前記アームに接続されているフロートと、前記本体と前記アームとの相対角度に応じて第1データを出力する角度センサと、前記第1データの値に対応させて第2データの値を記述した変換データを記憶している記憶回路と、前記角度センサから前記第1データを受信し、受信した前記第1データを前記変換データに基づいて前記第2データに変換し、変換した前記第2データを出力するデータ変換回路を有する。この製造方法は、前記相対角度を所定角度にセットした状態で前記角度センサが出力する前記第1データの値を測定し、測定した前記第1データの値に対応させて前記所定角度に対応する値を前記第2データの値として前記記憶回路に記憶させる処理を、少なくとも3つの前記所定角度において実施することで前記変換データを作成する変換データ作成工程を備える。
なお、前記第2データは、本体とアームとの相対角度に相関するデータであってもよいし、本体とアームとの相対角度に応じて算出される他のデータ(例えば、燃料の液位に相関するデータ)であってもよい。
この製造方法では、本体とアームとの相対角度を所定角度にセットした状態で、角度センサが出力する第1データの値を測定する。これによって、本体とアームとの実際の相対角度と角度センサが出力する第1データの間の誤差(すなわち、検出誤差)が分かる。ここでは、測定した第1データの値に対応させて、セットされた所定角度に対応する値を第2データの値として記憶回路に記憶させる。例えば、本体とアームの相対角度を10.0度にセットした状態で、角度センサが出力する第1データが10.5度を示している場合には、10.5度という第1データに対応する第2データの値として実際の相対角度である10.0度(または、10.0度に基づいて算出される他の値(例えば、燃料の液位))を記憶回路に記憶させる。このため、その後に燃料残量検出装置を使用するときに角度センサが出力する第1データが10.5度を示している場合には、データ変換回路が出力する第2データが10.0度(または、10.0度に基づいて算出される他の値)を示す。実際の相対角度に基づく値が第2データとして出力されるので、燃料残量をより正確に検出することができる。この製造方法では、測定した第1データの値に対応させて第2データを記憶させる処理を、少なくとも3つの所定角度において実施する。このため、図5のように相対角度に応じて角度センサの検出誤差の大きさが変化する場合であっても、検出誤差を修正するように変換データを作成することができる。したがって、この製造方法によれば、相対角度に応じて角度センサの検出誤差の大きさが変化する場合であっても、正確に燃料の残量を検出可能な燃料残量検出装置を製造することができる。また、この製造方法によれば、製造中の燃料残量検出装置で生じる検出誤差に合わせて変換データを作成するので、燃料残量検出装置の個体毎に適切に検出誤差を修正できる。したがって、燃料残量検出装置の個体毎の検出精度のばらつきを抑制することができる。
以下に説明する実施例は、以下の特徴1を有する。なお、特徴1は、独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものである。
(特徴1)燃料タンク内の燃料を外部に供給する燃料供給装置と、本体が燃料供給装置に固定されている燃料残量検出装置を有する燃料供給モジュールの製造にあたって、本明細書に開示の変換データ作成工程を行ってもよい。この場合において、変換データ作成工程を、燃料残量検出装置の本体が燃料供給装置に固定された状態で実施してもよい。また、変換データ作成工程では、フロートを所定高さにセットした状態で角度センサが出力する第1データの値を測定し、測定した第1データの値に対応させて前記所定高さに比例する値を第2データの値として記憶回路に記憶させる処理を、少なくとも3つの前記所定高さにおいて実施してもよい。燃料残量検出装置の本体を燃料供給装置に取り付けるときに、位置や角度に取り付け誤差が生じる場合がある。上記のように変換データ作成工程を、燃料残量検出装置の本体が燃料供給装置に固定された状態で実施すれば、取り付け誤差も修正するように変換データを作成することができるので、燃料残量検出装置の検出精度をより向上させることができる。
(特徴2)アームに磁石が固定されており、角度センサが磁石の回転によって生じる磁界の変化に基づいてアームと本体の相対角度を検出してもよい。
実施例の燃料供給モジュール10の側面図。 実施例の燃料供給モジュール10の側面図。 燃料残量検出装置20のブロック図。 変換データを示す図。 角度θと1次データθの誤差を示すグラフ。 変換データを作成する工程における実際の高さHと1次データθと2次データHとの関係を示す図。 変換データを作成する工程における実際の角度θと1次データθと2次データθとの関係を示す図。
図1に示す燃料供給モジュール10は、自動車等の車両の燃料タンク4内に設置されている。燃料供給モジュール10は、燃料タンク4内の燃料を、図示省略した内燃機関に供給する。
燃料供給モジュール10は、燃料供給装置12と、燃料残量検出装置20を備える。燃料供給装置12は、燃料タンク4内に収容されている。燃料供給装置12は、燃料タンク4の開口を閉塞するセットプレート6に取付けられている。燃料供給装置12は、リザーバカップ14と、リザーバカップ14内に収容されている燃料ポンプ(図示省略)等を有している。燃料タンク4内の燃料は、リザーバカップ14内に吸入される。リザーバカップ14内の燃料は、燃料ポンプによって吐出ポート16から図示省略された内燃機関に送られる。
燃料残量検出装置20は、燃料タンク4内において、リザーバカップ14の外側側面に取り付けられている。燃料残量検出装置20は、フロート22、アーム24及び本体26を備えている。フロート22は、燃料タンク4内の燃料に浮かんでいる。図1は燃料タンク4内の燃料がほぼ空の状態を示している。図2は燃料タンク4内の燃料がほぼ満杯の状態を示している。図1、2に示すように、フロート22は、燃料の液面に応じて上下方向に移動する。フロート22は、アーム24の先端に回転自在に取り付けられている。アーム24の基端は、本体26に支持されている。アーム24は、本体26に対して回転可能に支持されている。本体26は、リザーバカップ14の外側側面に固定されている。燃料タンク4内の燃料の液面の高さに応じてフロート22が上下動すると、アーム24が本体26に対して揺動回転する。即ち、アーム24は、フロート22の上下動を回転運動に変換する。アーム24は、例えばステンレス等の燃料に対する耐性を有する金属で円柱の棒状に作製されている。
図示していないが、本体26の内部に、磁石と磁気センサが配置されている。磁石は、本体26の内部において、アーム24の基端に固定されている。磁気センサは、本体26の内部において、本体26に固定されている。アーム24が回転すると、アーム24と共に磁石が回転する。このため、磁石が磁気センサに対して回転する。磁石が回転することで、磁気センサを通過する磁界が変化する。磁気センサは、磁界の変化を検出することで、磁石の回転角度を検出する。すなわち、磁気センサは、アーム24と本体26との相対角度を検出する。図1、2の角度θは、アーム24の回転軸からフロート22の中心に向かう方向と水平面との間の角度を示している。すなわち、角度θは、本体26とアーム24との相対角度に相当する。磁気センサは、角度θを検出し、その検出値を示すデータ(以下、1次データθという)を出力する。但し、後に詳述するように、1次データθと角度θの間に、検出誤差が生じる場合がある。
図3に示すように、燃料残量検出装置20の本体26の内部には、上述した磁石(磁石27)と磁気センサ(磁気センサ28)に加えて、アンプ30、A/D変換回路32、データ変換回路34、D/A変換回路36、及び、アンプ38が配置されている。また、図3の燃料メータ40は、燃料タンク4の外部に設置されている燃料メータ(車両のダッシュボード等に設置されている燃料メータ)を示している。アンプ30は、磁気センサ28から1次データθを示すアナログ信号を受信する。アンプ30は、受信したアナログ信号を増幅し、増幅したアナログ信号をA/D変換回路32へ送信する。A/D変換回路32は、受信したアナログ信号をデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号をデータ変換回路34へ送信する。データ変換回路34は、演算回路34aとメモリ34bを有している。メモリ34bは、図4に示す変換データを記憶している。変換データは、1次データθを2次データHに変換するためのデータである。演算回路34aは、A/D変換回路32からデジタル信号を受信すると、そのデジタル信号が示す1次データθを、メモリ34bが記憶している変換データに基づいて2次データHに変換する。演算回路34aは、変換した2次データHを示すデジタル信号をD/A変換回路36へ送信する。なお、後に詳述するが、2次データHは、フロート22の高さH(図2参照)を示すデータである。演算回路34aは、例えば、図4に示されているように、1次データθが「−22」であるときは2次データHとして「0.0」を出力し、1次データθが「−14」であるときは2次データHとして「2.5」を出力し、1次データθが「0」であるときは2次データHとして「5.1」を出力する。なお、受信した1次データθが変換データ中の1次データθと一致しない場合には、演算回路34aは、受信した1次データθに最も近い値を参照する。例えば、受信した1次データθが「−20」であるときは、演算回路34aは、変換テーブル中の1次データθの中の「−22」を参照し、2次データHとして「0.0」を出力する。若しくは、演算回路34aが、図4に示す1次データθと2次データHの関係から、受信した1次データθの値「−20」に対応する2次データHの値(例えば、「0.6」)を算出してもよい。図3のD/A変換回路36は、演算回路34aから受信したデジタル信号をアナログ信号に変換し、変換したアナログ信号をアンプ38へ送信する。アンプ38は、受信したアナログ信号を増幅し、増幅したアナログ信号を燃料メータ40に送信する。燃料メータ40は、受信したアナログ信号が示す2次データHに従って燃料の残量を表示する。
次に、角度θと1次データθとの間の誤差について説明する。図5は、角度θと1次データθの関係を示している。なお、図5の破線のグラフは設計上の値を示しており、図5の実線のグラフは実測値を示している。図5の破線グラフに示すように、燃料残量検出装置20は、磁気センサ28が出力する1次データθが角度θと比例するように設計されている。しかしながら、製造誤差によって、アーム24の回転軸(すなわち、磁石27の回転軸)と磁気センサ28の軸の間に位置ずれが生じる場合がある。すると、図5の実線のグラフに示すように、磁気センサ28が出力する1次データθが設計値からずれる。磁気センサ28が出力する1次データθの設計値に対するずれ量は、角度θに応じて変化する。角度θによって、1次データθが設計値に対してプラス側にずれる場合もあるし、1次データθが設計値に対してマイナス側にずれる場合もある。また、燃料残量検出装置20をリザーバカップ14に固定するときの位置ずれ及び角度ずれによっても、1次データθが設計値に対してずれる場合もある。
図2に示すフロート22の高さHは、燃料タンク4内の燃料の液位を表す。高さHは、角度θの正弦に比例する。より詳細には、H=Asinθ+B(なお、記号Aは、アーム24の回転軸からフロート22の中心までの長さ、記号Bは燃料タンク4の底面からアーム24の回転軸までの高さ)の関係が成立する。上述したように、磁気センサ28が出力する1次データθは、角度θに対して誤差を有する。したがって、1次データθに基づいて燃料の液位(すなわち、フロート22の高さH)を算出すると、燃料の液位を正確に検出することができない。
また、図5において説明した1次データθの設計値に対するずれは、燃料残量検出装置20の個体毎に異なる。つまり、図5は、特定の個体の燃料残量検出装置20の検出誤差(すなわち、1次データθの設計値に対するずれ)を示しているが、別の個体の燃料残量検出装置20は図5とは異なる分布の検出誤差を有している。したがって、製造される全ての燃料残量検出装置20に、検出誤差の修正のための共通の計算式を適用することはできない。
上述した1次データθの検出誤差を修正することが可能な燃料供給モジュール10の製造方法について説明する。なお、本明細書に開示の燃料供給モジュール10の製造方法は、変換データ作成工程に特徴を有するので、以下では、変換データ作成工程について詳細に説明する。
メモリ34bに変換データが記憶されていない燃料残量検出装置20(すなわち、完成前の燃料残量検出装置20)を準備する。図1、2に示すように、リザーバカップ14の外側側面に完成前の燃料残量検出装置20の本体26を固定し、その後に変換データ作成工程を実施する。変換データ作成工程では、フロート22の高さHを固定し、そのときに磁気センサ28が出力する1次データθを測定し、測定した1次データθと高さH(または高さHに比例する値)を示す2次データHとの組をメモリ34bに記憶させる処理を実施する。この処理を、高さHを異ならせながら複数回実施する。これによって、図4に示すように変換データを作成する。図6は、図4の変換データを作成したときの高さH、角度θ、1次データθ及び2次データHの関係を示している。以下、図6を用いて、変換データを作成する処理について説明する。
最初に高さHを0.0cmにセットする。このときの角度θは約−20度である。なお、図6では角度θを示しているが、変換データ作成工程では角度θを測定する必要はない。高さHを0.0cmにセットしたら、そのときに磁気センサ28が出力する1次データθ(=−22)を測定する。次に、測定した1次データθ(=−22)をメモリ34bに記憶させるとともに、その1次データθに対応させて高さH(または、高さHに比例する値)を2次データH(=0.0)としてメモリ34bに記憶させる。これによって、メモリ34bに、1次データθ(=−22)と2次データH(=0.0)が対応付けて記憶される。次に、高さHが2.5cmの位置までフロート22を移動させる。高さHが2.5cmのときの角度θは約−10度である。次に、高さHを2.5cmにセットした状態で、磁気センサ28が出力する1次データθ(=−14)を測定する。次に、測定した1次データθ(=−14)をメモリ34bに記憶させるとともに、その1次データθに対応させて高さH(または、高さHに比例する値)を2次データH(=2.5)としてメモリ34bに記憶させる。これによって、メモリ34bに、1次データθ(=−14)と2次データH(=2.5)が対応付けて記憶される。次に、高さHが5.1cmの位置までフロート22を移動させる。高さHが5.1cmのときの角度θは約0度である。次に、高さHを5.1cmにセットした状態で、磁気センサ28が出力する1次データθ(=0)を測定する。次に、測定した1次データθ(=0)をメモリ34bに記憶させるとともに、その1次データθに対応させて高さH(または、高さHに比例する値)を2次データH(=5.1)としてメモリ34bに記憶させる。これによって、メモリ34bに、1次データθ(=0)と2次データH(=5.1)が対応付けて記憶される。このような処理を高さH=0.0〜18.1cmの範囲で高さHを変化させながら繰り返し実施する。これによって、図4に示す変換データを作成する。
メモリ34bに変換データを記憶させることで、燃料残量検出装置20(または、燃料供給モジュール10)の製造が完成する。
上記のように製造工程において変換データを作成し、その変換データに基づいてデータ変換回路34が1次データθを2次データHに変換することで、燃料残量の検出精度が向上する。以下、詳細に説明する。
図5において説明したように、磁気センサ28が出力する1次データθは、実際の角度θに対して誤差を有している。このため、図6に示すように、変換データ作成工程においても、実際の角度θと1次データθとの間に誤差が生じる。変化データ作成工程では、誤差を有する1次データθに、実際の高さHに比例する2次データHを関連付けてメモリ34bに記憶させている。燃料残量検出装置20の完成後において、演算回路34aは、磁気センサ28から1次データθを受信すると、受信した1次データθに関連付けられている2次データHをメモリ34bから読み出し、読み出した2次データHを出力する。例えば、図6に示すように、受信した1次データθが「−22」である場合には2次データとして「0.0」を出力し、受信した1次データθが「−14」である場合には2次データHとして「2.5」を出力し、受信した1次データθが「0」である場合には2次データHとして「5.1」を出力する。つまり、1次データθが「−22」である場合には実際の高さHの値(0.0cm)に比例する値(0.0)が2次データHとして出力され、1次データθが「−14」である場合には実際の高さHの値(2.5cm)に比例する値(2.5)が2次データHとして出力され、1次データθが「0」である場合には実際の高さHの値(5.1cm)に比例する値(5.1)が2次データHとして出力される。つまり、燃料残量検出装置20では、実際の角度θと1次データθの間に検出誤差が存在していても、1次データθを測定したときの実際の高さHの値に比例する2次データHが演算回路34aによって出力される。このため、演算回路34aが1次データθを2次データHに変換するときに、1次データθの誤差の影響がキャンセルされる。したがって、燃料残量検出装置20によれば、実際の燃料の液位(H)に比例する2次データHを出力することが可能であり、正確に燃料の液位を検出することができる。燃料メータ40は、2次データHに基づいて燃料の残量を正確に表示することができる。
なお、上述したように、1次データθと角度θの間の誤差の大きさは、角度θに応じて変化する。図4、6のように、少なくとも3つ以上の高さHにおいて1次データθと2次データH記憶することで、角度θに応じて誤差が複雑に変化する場合であっても、その誤差を正確に修正することができる。また、上述したように、1次データθと角度θの間の誤差は、燃料残量検出装置20の個体毎に異なる。したがって、燃料残量検出装置20の個体毎に変換データ作成工程を実施することで、各個体の検出誤差に合わせてその検出誤差の修正を行うことが可能となる。燃料残量検出装置20の個体毎に変換データ作成工程を実施することで、燃料残量検出装置20の検出精度のばらつきを抑制することができる。本明細書に開示の製造方法によれば、検出精度が高い燃料残量検出装置20を量産することができる。
また、上述した実施例では、本体26をリザーバカップ14に固定した後に、変換データ作成工程を実施する。このため、本体26をリザーバカップ14に取り付けるときの位置ずれや角度ずれに基づく誤差まで、変換データによって修正することができる。このため、燃料残量検出装置20の検出精度をより向上させることができる。但し、取り付け時の位置ずれや角度ずれがそれほど問題とならない場合には、本体26をリザーバカップ14に取り付けるよりも前に変換データ作成工程を実施してもよい。
なお、上述した実施例では、演算回路34aが、フロート22の高さHに比例する2次データHを出力した。しかしながら、図7に示すように、演算回路34aが、角度θに比例する2次データθを出力してもよい。この場合、変換データ作成工程を角度θを変更しながら実施し、2次データθとして角度θに比例する値をメモリ34bに記憶させることができる。この構成によれば、演算回路34aは、1次データθを修正して角度θに正確に比例する2次データθを出力することができる。この場合、2次データθを燃料の液位を示す値に変換する回路をデータ変換回路34よりも後段(例えば、燃料メータ40の内部等)に別途設けることで、正確な燃料の残量を燃料メータ40で表示することができる。
また、上述した実施例では、燃料の液位を燃料メータ40で表示した。しかしながら、燃料タンク4の形状が複雑な場合には、燃料の液位と残存する燃料の体積が正確に比例しない場合がある。したがって、燃料メータ40で、残存燃料の体積を表示してもよい。この場合、2次データが残存燃料の体積に比例するように変換データを構成してもよいし、データ変換回路34よりも後段に2次データを残存燃料の体積を示す値に変換する回路を設けてもよい。
また、上述した実施例では、磁気の変化に基づいて角度を検出するタイプの燃料残量検出装置20について説明したが、他の方式により角度を検出する燃料残量検出装置に本明細書に開示の技術を適用してもよい。
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
4 :燃料タンク
6 :セットプレート
10 :燃料供給モジュール
12 :燃料供給装置
14 :リザーバカップ
16 :吐出ポート
20 :燃料残量検出装置
22 :フロート
24 :アーム
26 :本体
28 :磁気センサ
30 :アンプ
32 :A/D変換回路
34 :データ変換回路
34a :演算回路
34b :メモリ
36 :D/A変換回路
38 :アンプ
40 :燃料メータ

Claims (2)

  1. 燃料タンク内の燃料の残量を検出する燃料残量検出装置の製造方法であって、
    前記燃料残量検出装置が、
    本体と、
    前記本体に対して回転可能に支持されているアームと、
    前記アームに接続されているフロートと、
    前記本体と前記アームとの相対角度に応じて第1データを出力する角度センサと、
    前記第1データの値に対応させて第2データの値を記述した変換データを記憶している記憶回路と、
    前記角度センサから前記第1データを受信し、受信した前記第1データを前記変換データに基づいて前記第2データに変換し、変換した前記第2データを出力するデータ変換回路、
    を有し、
    前記製造方法が、
    前記相対角度を所定角度にセットした状態で前記角度センサが出力する前記第1データの値を測定し、測定した前記第1データの値に対応させて前記所定角度に対応する値を前記第2データの値として前記記憶回路に記憶させる処理を、少なくとも3つの前記所定角度において実施することで前記変換データを作成する変換データ作成工程、
    を備える製造方法。
  2. 前記燃料タンク内の燃料を外部に供給する燃料供給装置と、前記本体が前記燃料供給装置に固定されている請求項1の燃料残量検出装置を有する燃料供給モジュールの製造方法であって、
    前記変換データ作成工程を、前記本体が前記燃料供給装置に固定された状態で実施し、
    前記変換データ作成工程では、前記フロートを所定高さにセットした状態で前記角度センサが出力する前記第1データの値を測定し、測定した前記第1データの値に対応させて前記所定高さに比例する値を前記第2データの値として前記記憶回路に記憶させる処理を、少なくとも3つの前記所定高さにおいて実施する、
    製造方法。
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