JP4560714B2 - 内燃機関の燃料レベル制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の燃料レベル制御装置に係り、特に燃料タンク内の燃料残量を、バッテリ電圧や燃料揺れ等の外乱に影響されないようにして正確に測定する内燃機関の燃料レベル制御装置に関するものである。

内燃機関を備えた車両においては、内燃機関に供給する燃料を貯留する燃料タンクを搭載している。この燃料タンクには、該燃料タンク内に残留する燃料の残量（燃料レベル）を検出する燃料残量検出手段を設けている。

従来、燃料タンク内の燃料残量を検出する燃料残量検出手段が設けられた装置には、燃料残量に応じて電圧を出力する燃料ゲージを設け、この燃料ゲージの最大出力値若しくは最小出力値をバックアップＲＡＭに学習させ、この学習値と燃料ゲージの出力値との比率から、相対的な燃料残量を算出するものがある。
また、燃料タンク内の燃料残量を検出する燃料残量検出手段が設けられた装置には、燃料残量データを、所定数にひとまとめにブロック化して、ブロックデータとしてＲＡＭに順次記憶し、このブロックデータを適宜読み出し、単純平均、重ね付き平均、又は異常値除去等のデータ処理を適宜施し、このデータ処理後の燃料残量を燃料計に表示させるものがある。
更に、内燃機関の空燃比制御装置において、回転変動検出手段により検出された回転変動量から内燃機関の燃焼変動に起因する成分を抽出し、この抽出された成分に基づいて内燃機関に供給する混合気の空燃比を限界リーン空燃比に制御し、そして、回転変動量の算出にあっては、１次及び２次バタワースフィルタにより移動平均値をフィルタリングし、１の時には、１次フィルタリングした結果に基づいて回転変動量を算出し、０の時には、２次フィルタリングした結果に基づいて回転変動量を算出するものがある。
特開平７−９１３３２号公報 特開平９−２８７９９７号公報 特開平１０−１２２０１６号公報

ところで、従来、内燃機関の燃料レベル制御装置においては、内燃機関のオン・オフ等で、燃料残量検出手段が燃料残量に応じて出力した電圧が変動し、燃料残量を誤認識してしまうことがあった。つまり、燃料の増減が無い状態において、給油を行ったのと、誤認識してしまう場合があった。このため、ＯＢＤ診断（停車中リーク診断）を行う上で、給油判定を行っている診断に関しては、誤診断を惹起してしまうという不都合があった。

この発明は、燃料タンク内の燃料残量を検出する燃料残量検出手段を設け、この燃料残量検出手段により検出された燃料残量の値を補正する内燃機関の燃料レベル制御装置において、イグニッションスイッチのオン時から第一設定時間が経過するまでは、燃料残量の検出を停止し、前記第一設定時間が経過した後に、前記燃料残量検出手段により燃料残量の値を検出し、この検出した燃料残量の値を追従性の高い弱フィルタによりフィルタリング補正し、この弱フィルタによる燃料残量の値のフィルタリング補正時間が第二設定時間を経過した後は、前記検出した燃料残量の値を前記弱フィルタによるフィルタリング補正から追従性の低い強フィルタによるフィルタリング補正し、前記イグニッションスイッチをオフにした内燃機関の停止時から第三設定時間が経過するまでは、前記追従性の低い強フィルタによるフィルタリング補正する燃料レベル補正部が備えられた制御手段を設け、前記第二設定時間は前記内燃機関の始動までには終了するように設定され、加速時又は減速時には強さの異なる複数の強フィルタが用いられていることを特徴とする。

この発明の内燃機関の燃料レベル制御装置は、燃料残量の値（燃料レベル）にフィルタ処理を行っているフィルタの強さを変化させて、バッテリ電圧や燃料揺れ等の外乱に影響されないようにすることにより、車両の状態に応じて、異なった性能を備えた複数のフィルタを用いて、燃料残量の値（燃料レベル）を補正することができるので、精度の高い燃料レベル計測を行うことが可能であり、これにより、正確で且つ計測時間の短い燃料レベルの計測を行うことができ、燃料残量の値をパラメータとして使用する蒸発燃料のリーク診断制御の診断時間を短縮することができる。

この発明は、精度の高い燃料レベル計測を行うために、車両の状態に応じて、異なった性能を備えた複数のフィルタを用い、燃料レベルを補正して実現するものである。
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。

図１〜図３は、この発明の実施例を示すものである。

図３において、２は車両（図示せず）に搭載される内燃機関、４は吸気通路、６は排気通路である。

内燃機関２は、一側の第１シリンダバンク８と他側の第２シリンダバンク１０とをＶ字形状に配置して構成されている。

吸気通路４には、上流側から順次に、エアクリーナ１２と、内燃機関２の吸入空気温度を検出する吸気温センサ１４と、内燃機関２の吸入空気量を検出するエアフローセンサ１６と、スロットルバルブ１８とが配設されている。吸気通路４の下流側は、２本の第１、第２分岐吸気通路４−１、４−２に分岐されている。第１分岐吸気通路４−１は第１シリンダバンク８側の燃焼室（図示せず）に接続されるとともに、第２分岐吸気通路４−２は第２シリンダバンク１０側の燃焼室に接続されている。

また、吸気通路４には、スロットルバルブ１８のスロットル開度を検出するスロットル開度センサ２０が設けられている。更に、吸気通路４には、吸入空気量制御装置を構成するように、スロットルバルブ１８を迂回してこのスロットルバルブ１８に上流側の吸気通路４と下流側の吸気通路４とを連通するバイパス通路２２が設けられている。このバイパス通路２２途中には、該バイパス通路２２の吸入空気量を制御するアイドル制御弁（ＩＳＣバルブ）２４が設けられている。

排気通路６は、上流側が２本の第１、第２分岐排気通路６−１、６−２に分岐されている。第１分岐排気通路６−１は第１シリンダバンク８側の燃焼室に接続されるとともに、第２分岐排気通路６−２は第２シリンダバンク１０側の燃焼室に接続されている。

第１分岐排気通路６−１途中に一側の触媒として一側触媒コンバータ２６−１が設けられるとともに、第２分岐排気通路６−２途中には他側の触媒として他側触媒コンバータ２６−２が設けられている。第１分岐排気通路６−１途中の一側触媒コンバータ２６−１よりも上流側部位には、一側で、第１分岐排気通路６−１の排気中の酸素濃度を検出する一側フロント酸素（排気）センサ２８−１が設けられている。また、第１分岐排気通路６−１途中の一側触媒コンバータ２６−１よりも下流側部位には、一側リア酸素（排気）センサ３０−１が設けられる。

第２分岐排気通路６−２途中の他側触媒コンバータ２６−２よりも上流側部位には、他側で、第２分岐排気通路６−２の排気中の酸素濃度を検出する他側フロント酸素（排気）センサ２８−２が設けられる。また、第２分岐排気通路６−２途中の他側触媒コンバータ２６−２よりも下流側部位には、他側リア酸素（排気）センサ３０−２が設けられる。

一側、他側リア酸素（排気）センサ３０−１、３０−２よりも下流側部位においては、第１、第２分岐排気通路６−１、６−２が合流され、この合流部位よりも下流側の排気通路６途中には三元触媒コンバータ３２が配設される。

内燃機関２には、燃焼室に指向させて燃料噴射弁３４が設けられている。この燃料噴射弁３４は、燃料供給通路３６を介して燃料タンク３８に連絡されている。この燃料タンク３８内の燃料は、燃料ポンプ４０によって圧送され、燃料フィルタ４２で塵埃が除去されて燃料供給通路３６によって燃料噴射弁３４に供給される。

燃料供給通路３６途中には、燃料の圧力を調整する燃料圧力調整部４４が連絡して設けられている。この燃料圧力調整部４４は、吸気通路４に連通する導圧通路４６から導入される吸気圧力である吸気管圧力によって燃料圧を一定値に調整し、余剰の燃料を燃料戻り通路４８から燃料タンク３８に戻させるものである。

燃料タンク３８には、該燃料タンク３８内に残留する残量燃料を検出する燃料残量検出手段としての燃料レベルゲージ５０と、該燃料タンク３８内の燃料の圧力を検出する燃料圧力センサ５２とが配設されている。

燃料タンク３８内は、蒸発燃料用通路５４を介してスロットルバルブ１８よりも下流側の吸気通路４に連通している。蒸発燃料用通路５４の途中には、キャニスタ５６が設けられている。

内燃機関２には、ＥＧＲ装置５８が設けられている。このＥＧＲ装置５８には、排気系から吸気系に還流される排気のＥＧＲ量を調整するＥＧＲバルブ６０が設けられている。このＥＧＲバルブ６０は、排気系の他側フロント側Ｏ２センサ２８−２よりも上流側の第２分岐排気通路６−２と吸気系の第１、第２分岐吸気通路４−１、４−２の合流部位とを連通するＥＧＲ通路６２とに設けられ、電子的に制御されてＥＧＲ量を調整するものである。

内燃機関２の第２シリンダバンク１０には、ＰＣＶバルブ６４が設けられている。

吸気温センサ１４と、マスエアフローセンサ１６と、スロットル開度センサ２０と、アイドル制御弁２４と、一側フロント酸素（排気）センサ２８−１と、一側リア酸素（排気）センサ３０−１と、他側フロント酸素（排気）センサ２８−２と、他側リア酸素（排気）センサ３０−２と、燃料噴射弁３４と、燃料ポンプ４０と、燃料レベルゲージ５０と、圧力センサ５２と、ＥＧＲバルブ６０とは、制御手段（ＥＣＭ）６６に連絡している。

また、この制御手段６６には、内燃機関２のカム軸（図示せず）の回転角を検出してカム信号を出力するカム角センサ６８と、吸気管圧力を検出する吸気圧センサ７０と、イグニションコイルアッセンブリ７２−１・７２−２と、内燃機関２の冷却水温度を内燃機関水温として検出する内燃機関水温検出手段である水温センサ７４と、内燃機関２のクランク軸（図示せず）の回転角を検出してクランク信号を出力するクランク角センサ７６と、インジケータランプ７８と、接続端子８０と、パワーステアリング圧力スイッチ８２と、ヒータブロアファンスイッチ８４と、クルーズ・コントロール・モジュール８６と、車速を検出する車速センサ８８と、コンビネーションメータ９０と、バッテリ９２に連絡されているメインリレー９４及び内燃機関キーを回すとオンしてイグニション信号を出力するイグニションスイッチ（ＩＧ）９６とが連絡している。

制御手段６６は、燃料残量検出手段である燃料レベルゲージ５０により検出された燃料残量の値（燃料レベル）を補正する燃料レベル補正部６６Ａを備えている。この燃料レベル補正部６６Ａは、通常、燃料レベルを、燃料レベルゲージ５０から出力された電圧の値より計算し、そして、この燃料レベルゲージ５０から出力された電圧が、バッテリ電圧の影響を受けやすいため、現在は、１３．５Ｖを基準にして、以下の式で示すように、バッテリ電圧による補正を行っている。
燃料レベル＝燃料レベルゲージから出力された電圧＊１３．５／バッテリ電圧

また、制御手段６６の燃料レベル補正部６６Ａは、イグニッションスイッチ９６のオン時から第一設定時間が経過するまでは、燃料残量の検出を停止し、前記第一設定時間が経過した後に、前記燃料残量検出手段である燃料レベルゲージ５０により燃料残量の値を検出し、この検出した燃料残量の値を、追従性の高い弱フィルタ（１次フィルタ）によりフィルタリング補正し、この弱フィルタによる燃料残量の値のフィルタリング補正時間が第二設定時間を経過した後は、前記検出した燃料残量の値を、前記弱フィルタによるフィルタリング補正から追従性の低い強フィルタ（２次フィルタ）によるフィルタリング補正するものである。

前記追従性の高い弱フィルタ（１次フィルタ）は、燃料レベル補正用のもので、検出された燃料残量の値におけるバッテリ電圧や燃料揺れ等の外乱を除去するものであり、検出された燃料残量の値に対して位相遅れが小さく、追従性（レスポンス）が高いが、安定度が比較的低いものである。また、前記追従性の低い強フィルタ（２次フィルタ）は、燃料レベル補正用のもので、検出された燃料残量の値におけるバッテリ電圧や燃料揺れ等の外乱を除去するものであり、検出された燃料残量の値に対して位相遅れが大きく、追従性（レスポンス）が低いが、安定度が比較的高いものである。

次に、この実施例の作用を、図１のフローチャートに基づいて説明する。

イグニッションスイッチ９６がオンになり、プログラムがスタートすると（ステップ１０２）、先ず、このイグニッションスイッチ９６のオン時から第一設定時間が経過したか否かを判断する（ステップ１０４）。このステップ１０４がＮＯの場合には、この判断を継続する。

このステップ１０４がＹＥＳの場合には、燃料レベルゲージ５０により燃料残量の値を検出し、この検出した燃料残量の値を、追従性の高い弱フィルタ（１次フィルタ）によりフィルタリング補正する（ステップ１０６）。

そして、この弱フィルタ（１次フィルタ）による燃料残量の値のフィルタリング補正時間が、第二設定時間経過したか否かを判断する（ステップ１０８）。このステップ１０８がＮＯの場合には、この判断を継続する。

このステップ１０８がＹＥＳの場合には、前記弱フィルタ（１次フィルタ）によるフィルタリング補正から、追従性の低い強フィルタ（２次フィルタ）によるフィルタリング補正を行う（ステップ１１０）。この追従性の低い強フィルタ（２次フィルタ）によるフィルタリング補正は、内燃機関２の始動時（クランキング）、車両の走行中、内燃機関２の停止時（オフ）等の全てで、実行される。

そして、プログラムをエンドとする（ステップ１１２）。

次いで、この残量燃料の値の補正制御を、図２のタイムチャートに基づいて説明する。

イグニッションスイッチ９６をオフからオンにすると（時間ｔ１）、バッテリ電圧がオフ（０Ｖ）からオンになる。

このイグニッションスイッチ９６のオン時のバッテリ電圧がオフ（０Ｖ）から立ち上がるときに、バッテリ補正により燃料残量の値を０％と誤認識してしまう。

この燃料残量の値の誤認識を回避する対策としては、イグニッションスイッチ９６のオン時からの一定時間（時間ｔ１〜時間ｔ２）は、燃料残量（燃料レベル）を計測することを、一時的に停止する（第一設定時間：Ｄ区間で示す）。

そして、このように、イグニッションスイッチ９６のオン時からの一定時間（時間ｔ１〜時間ｔ２）を、燃料残量（燃料レベル）の計測を停止する制御を導入することにより、燃料残量の値の誤認識は無くすことはできる。

しかし、燃料残量（燃料レベル）の値を認識するまでの時間がかかるために、ＯＢＤ診断（停車中リーク診断）の判定終了時間が遅れることになる。このように判定時間が遅れることにより、診断終了タイミングが正規の終了タイミングより大幅にずれることになってしまう。

前記ＯＢＤ診断（停車中リーク診断）において、車両停車中のリーク診断には、誤診断を無くすために、車両停車中に給油されたかどうか判定を行っている。また、米国法規で定められている１ドライビングサイクルで１回診断するということは、内燃機関のオンから次回の内燃機関のオンまで指すものであるが、終了タイミングが大幅にずれると、良くないものである。

この給油判定方法においては、イグニッションスイッチ９６のオフ時とイグニッションスイッチ９６のオン時との燃料残量（燃料レベル）の差を確認することによって判定している。故に、イグニッションスイッチ９６のオン時の燃料残量（燃料レベル）を確認したときに、初めてリーク診断を終了したことになる。

この対策としては、前記第一設定時間の経過後で、イグニッションスイッチ９６のオン後の燃料レベル計測開始時（一定時間：時間ｔ２〜時間ｔ３）には、１次フィルタ（弱フィルタ）を使用し、追従性の高い燃料残量（燃料レベル）を計測することにする（第二設定時間：Ｂ区間で示す）。

これにより、バッテリ電圧が低い状態から早期に正常状態に移行するので、燃料計測停止時間を短くすることができ、リーク診断の終了を速くすることができる（第二設定時間：Ｂ区間で示す）。

そして、内燃機関２の始動時（時間ｔ４）等で、バッテリ電圧が急激に変化（低い側）するとき、又は、内燃機関２の始動後の車両走行中の燃料揺れが大きいときには、バッテリ電圧の補正による修正で補えない場合もあり、燃料残量（燃料レベル）の値の誤認識を行うことがある。

この誤認識を回避するための対策としては、第二設定時間の経過後（時間ｔ３）から、内燃機関２の始動時（時間ｔ４）を経て、内燃機関２の停止時（時間ｔ５）までは、２次フィルタ（強フィルタ）を使用して、バッテリ電圧や燃料揺れに反応しないようにすることにより、燃料残量（燃料レベル）の値の誤認識を回避する（Ｃ区間で示す）。

さらに、イグニッションスイッチ９６をオフにした内燃機関２の停止時（時間ｔ５）で、バッテリ電圧が急激に変化（低い側）するときには、バッテリ電圧の補正による修正で補えない場合もあり、燃料残量（燃料レベル）の値の誤認識を行うことがある。

この誤認識を回避するための対策としては、内燃機関２の停止時からの一定時間（時間ｔ５〜時間ｔ６）には、２次フィルタ（強フィルタ）を使用して、バッテリ電圧や燃料揺れに反応しないようにすることにより、誤認識を回避する（Ｅ区間で示す）。

この結果、イグニッションスイッチ９６のオン時から第一設定時間が経過するまでは、燃料残量の検出を停止し、前記第一設定時間が経過した後に、燃料残量検出手段である燃料レベルゲージ５０により燃料残量の値を検出し、この検出した燃料残量の値を追従性の高い弱フィルタ（１次フィルタ）によりフィルタリング補正し、この弱フィルタによる燃料残量の値のフィルタリング補正時間が第二設定時間を経過した後は、前記検出した燃料残量の値を前記弱フィルタによるフィルタリング補正から追従性の低い強フィルタ（２次フィルタ）によるフィルタリング補正することから、燃料残量の値（燃料レベル）にフィルタ処理を行っているフィルタの強さを、車両の条件に合わせて変化させ、バッテリ電圧や燃料揺れ等の外乱に影響されないようにし、つまり、車両の状態に応じて、異なった性能を備えた複数のフィルタを用いて、燃料残量の値（燃料レベル）を補正することができ、よって、精度の高い燃料レベル計測を行うことが可能であり、これにより、正確で且つ計測時間の短い燃料レベルの計測を行うことができるので、燃料残量の値をパラメータとして使用する蒸発燃料のリーク診断制御の診断時間を短縮することができる。

なお、この発明においては、２次フィルタ（強フィルタ）には強さが異なる複数の２次フィルタを用い、車両の走行中で、加速時や減速時等で外乱が生じ易いときに、この外乱の大きさに応じて前記複数の２次フィルタを適正に使い分け、燃料残量の値をさらに正確に補正することができる。

車両の状態に応じて、異なった性能を備えた複数のフィルタを用い、燃料残量の値（燃料レベル）を補正することを、他の制御にも適用することができる。

燃料残量の値の補正制御のフローチャートである。 燃料残量の値の補正制御のタイムチャートである。 内燃機関の燃料レベル制御装置のシステム構成図である。

符号の説明

２ 内燃機関
３８ 燃料タンク
５０ 燃料レベルゲージ
６６ 制御手段
９２ バッテリ
９６ イグニションスイッチ

Claims (1)

1. 燃料タンク内の燃料残量を検出する燃料残量検出手段を設け、この燃料残量検出手段により検出された燃料残量の値を補正する内燃機関の燃料レベル制御装置において、イグニッションスイッチのオン時から第一設定時間が経過するまでは、燃料残量の検出を停止し、前記第一設定時間が経過した後に、前記燃料残量検出手段により燃料残量の値を検出し、この検出した燃料残量の値を追従性の高い弱フィルタによりフィルタリング補正し、この弱フィルタによる燃料残量の値のフィルタリング補正時間が第二設定時間を経過した後は、前記検出した燃料残量の値を前記弱フィルタによるフィルタリング補正から追従性の低い強フィルタによるフィルタリング補正し、前記イグニッションスイッチをオフにした内燃機関の停止時から第三設定時間が経過するまでは、前記追従性の低い強フィルタによるフィルタリング補正する燃料レベル補正部が備えられた制御手段を設け、前記第二設定時間は前記内燃機関の始動までには終了するように設定され、加速時又は減速時には強さの異なる複数の強フィルタが用いられていることを特徴とする内燃機関の燃料レベル制御装置。

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