JP5737160B2 - 燃料タンク構造 - Google Patents

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、いわゆる鞍型タンク等、燃料を収容する収容部を複数備えたものがある。たとえば特許文献１には、燃料タンクのメインタンクに設けたフュエルセンダとサブタンクに設けたフュエルセンダとの合成抵抗値から、燃料残量平均値を得るようにした構造が記載されている。

しかし、このように複数の収容部を有する燃料タンクにおいて、それぞれの収容部にセンサを設ける構造では、収容部の数と同数のセンサが必要になる。

特開平１１−３２６０１１号公報

本発明は上記事実を考慮し、複数の収容部を有する燃料タンクにおいて、収容部よりも少ない数のセンサで燃料タンクの燃料量を知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、燃料を収容可能な少なくとも２つの収容部を備えた燃料タンクと、前記収容部の間を連通し重力により収容部の間の液位差を解消するように燃料を移動させるための燃料移動配管と、前記燃料移動配管で連通された２つの前記収容部のいずれか一方にのみ設けられ燃料の液位を検知する液位センサと、前記液位センサによって検知された液位の変化量を用いて、前記燃料移動配管で連通された前記収容部の間の液位差を推定する推定手段と、を有する。

この燃料タンク構造では、燃料タンクが少なくとも２つの収容部を備えており、これらの収容部に燃料を収容することができる。

収容部の間は、燃料移動配管により連通されている。燃料に作用した重力により、収容部の間の液位差を解消するように燃料移動配管を通じて燃料が移動する。すなわち、高い液位の収容部から、低い液位の収容部へと、燃料移動配管を通じて燃料が移動し、これらの収容部の液位は同一液位に近づく（十分な時間経過等により条件が整えば液位差が解消される）。

燃料移動配管で連通された２つの収容部のいずれか一方のみには、液位センサが設けられており、燃料の液位を検知できる。収容部では、燃料移動配管を通じて燃料が移動し同一液位に近づくので、それぞれの収容部に液位センサを設けなくても、すなわち、収容部の一方にみの設けた液位センサで、燃料タンク全体での燃料量を知ることができる。
燃料移動配管で連通された収容部の間の液位差を解消するように燃料移動配管を通じて燃料が移動するため、このときの液位の変化量を液位センサで検知し、推定手段では、燃料移動配管で連通された収容部の間の液位差を推定する。そして、液位センサで検知した収容部の液位と、この液位差とから、燃料タンク全体の燃料量を知ることができる。

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、前記燃料移動配管が、サイフォンの原理により燃料を前記収容部の間で移動させるサイフォン配管である。

燃料移動配管としてサイフォン配管を用いることで、サイフォンの原理により、簡単な構造で燃料を収容部間で移動させることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記変化量として前記液位の変化速度を用いて前記液位差を推定する。

燃料移動配管で連通された収容部における燃料の移動速度は、液位差に応じて異なり、収容部における液位の変化速度も異なる。この液位の変化速度を用いることで、推定手段では、燃料移動配管で連通された収容部の間の液位差を推定できる。すなわち、推定手段では、燃料移動配管で連通された複数の収容部の液位が同一になるのを待つことなく、燃料タンク全体の燃料量を知ることができる。

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、前記推定手段が、前記変化速度と前記液位差とを対応付ける対応マップを備えている。

推定手段による液位差の推定方法は特に限定されないが、液位の変化速度と液位差とを対応付ける対応マップを用いることで、複雑な推定プロセスを経ることなく、液位の変化速度から液位差を推定できる。

請求項５に記載の発明では、燃料を収容可能な少なくとも２つの収容部を備えた燃料タンクと、前記収容部の間を連通し重力により収容部の間の液位差を解消するように燃料を移動させるための燃料移動配管と、前記燃料移動配管で連通された２つの前記収容部のいずれか一方にのみ設けられ燃料の液位を検知する液位センサと、前記液位センサによって検知された液位の変化量を用いて、前記燃料移動配管で連通された前記収容部の燃料量を推定する推定手段と、を有する。

この燃料タンク構造では、燃料タンクが少なくとも２つの収容部を備えており、これらの収容部に燃料を収容することができる。
収容部の間は、燃料移動配管により連通されている。燃料に作用した重力により、収容部の間の液位差を解消するように燃料移動配管を通じて燃料が移動する。すなわち、高い液位の収容部から、低い液位の収容部へと、燃料移動配管を通じて燃料が移動し、これらの収容部の液位は同一液位に近づく（十分な時間経過等により条件が整えば液位差が解消される）。
燃料移動配管で連通された２つの収容部のいずれか一方のみには、液位センサが設けられており、燃料の液位を検知できる。収容部では、燃料移動配管を通じて燃料が移動し同一液位に近づくので、それぞれの収容部に液位センサを設けなくても、すなわち、収容部の一方にみの設けた液位センサで、燃料タンク全体での燃料量を知ることができる。
燃料移動配管で連通された収容部の間の液位差を解消するように燃料移動配管を通じて燃料が移動するため、このときの液位の変化量を液位センサで検知し、推定手段では、燃料移動配管で連通された収容部の燃料量を知ることができる。
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の発明において、前記燃料移動配管が、サイフォンの原理により燃料を前記収容部の間で移動させるサイフォン配管である。
燃料移動配管としてサイフォン配管を用いることで、サイフォンの原理により、簡単な構造で燃料を収容部間で移動させることができる。

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、前記変化量として前記液位の変化速度を用いて前記燃料量を推定する。

燃料移動配管で連通された収容部における燃料の移動速度は、液位差に応じて異なり、収容部における液位の変化速度も異なる。この液位の変化速度を用いることで、推定手段では、燃料移動配管で連通された収容部の燃料量を推定できる。すなわち、推定手段では、燃料移動配管で連通された複数の収容部の液位が同一になるのを待つことなく、燃料タンク全体の燃料量を知ることができる。

なお、ここでいう燃料量の「推定」には、燃料量を直接的に推定する場合のほかに、燃料量を推定するための特定の量（たとえば、燃料移動配管で連通された収容部のそれぞれの液位）等も含む。

請求項８に記載の発明では、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の発明において、前記液位センサが、前記収容部で上下方向に沿って延在され燃料の接触範囲に応じて静電容量が変化する静電容量センサである。

すなわち、液位センサの具体的構造は特に限定されないが、静電容量センサを用いることで、簡単な構成で収容部の液位を検知することが可能になる。

請求項９に記載の発明では、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の発明において、前記液位センサが、１つの前記収容部に複数設けられている。

１つの収容部に複数の液位センサが設けられているので、燃料液面が傾斜した場合には、液位センサごとに異なった液位を検知する。すなわち、燃料傾斜時においても、より正確な燃料量を検知したり、燃料量の判定を停止したりすることが可能となる。

本発明は上記構成としたので、複数の収容部を有する燃料タンクにおいて、収容部よりも少ない数のセンサで燃料タンクの燃料量を知ることが可能となる。

本発明の第１実施形態の燃料タンク構造を示す概略構成図である。 本発明の第１実施形態の燃料タンク構造において燃料量の判定を行うためのフローチャートである。 本発明の第１実施形態の燃料タンク構造を液位が山部より高い状態で示す概略構成図である。 本発明の第１実施形態の燃料タンク構造を液位差が生じている状態で示す概略構成図である。 本発明の第１実施形態の燃料タンク構造において液位の時間変化の一例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いて液位変化速度と液位差との関係の一例を示す液位平衡特性マップである。 本発明の第１実施形態の燃料タンク構造を液位が平衡になった状態で示す概略構成図である。 本発明の第２実施形態の燃料タンク構造を示す概略構成図である。 本発明の第２実施形態の燃料タンク構造において燃料量の判定を行うためのフローチャートである。 本発明の第２実施形態の燃料タンク構造を液面が傾斜した状態で示す概略構成図である。 本発明の第２実施形態の燃料タンク構造を液位差が生じている状態で示す概略構成図である。 本発明の第２実施形態の燃料タンク構造においてエタノール濃度の時間変化の一例を定性的に示すグラフである。 本発明の第２実施形態の燃料タンク構造においてエタノールの濃度変化速度と濃度差との関係の一例を示す濃度平衡特性マップである。

図１には、本発明の第１実施形態の燃料タンク構造１２の概略構成が示されている。この燃料タンク構造１２は、燃料が収容される燃料タンク１４を有している。本実施形態の燃料タンク１４は中空の箱状に形成されているが、底壁１４Ｓの中央部分からは上方に向けて膨出する山部１４Ｍが形成されており、内部が主室１４Ａ及び副室１４Ｂに区画された構造（いわゆる鞍型タンク）となっている。主室１４Ａ及び副室１４Ｂはいずれも、本発明の収容部の例である。

燃料タンク１４の上壁１４Ｕの角部近傍には、インレット配管２０が接続されている。このインレット配管２０を通じて、燃料ＧＳを燃料タンク１４内に給油できる。第１実施形態では、主室１４Ａ側にインレット配管２０が設けられており、主に主室１４Ａに給油できる。特に、本実施形態では、燃料ＧＳの一部が、後述するサブカップ２４内に直接的に流入するように、インレット配管２０の位置が決められている。ただし、インレット配管２０の位置は、給油された燃料ＧＳがサブカップ２４に直接的に流入しないような位置であってもよい。

主室１４Ａでは、燃料タンク１４の上壁１４Ｕの略中央に挿入口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。燃料ポンプモジュール２２は、燃料タンク１４内の燃料を図示しないエンジンに送出することができる。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。

これに対し、副室１４Ｂには、底壁１４Ｓに沿って燃料フィルタ４６が配置されている。後述するように、燃料フィルタ４６には、移送配管５０の他端５０Ｂが接続されている。

主室１４Ａに備えられた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。

本実施形態では、燃料タンク１４として、底壁１４Ｓ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。そして、図１に示すように、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に設けられたガイド筒３６に挿入されることで、底壁１４Ｓと上壁１４Ｕとが上記したよう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している。

さらに、本実施形態では、ガイド棒３４には圧縮コイルスプリング３８が装着されている。圧縮コイルスプリング３８は、蓋部材１８に対しガイド筒３６を下方に付勢しており、この付勢力は、サブカップ２４に作用する。これにより、サブカップ２４の底壁２４Ｂが、燃料タンク１４の底壁１４Ｓに接触した状態を確実に維持できるようにしている。ただし、本発明では、燃料タンク１４として底壁１４Ｓと上壁１４Ｕとが接近又は離間する構造とされている必要はなく、この場合には、上記したガイド棒３４、ガイド筒３６及び圧縮コイルスプリング３８等は省略可能である。

サブカップ２４内には主室１４Ａ内の燃料ＧＳの一部を貯留可能である。したがって、主室１４Ａ（燃料タンク１４）に対し燃料ＧＳが傾斜し偏在したときであっても、サブカップ２４内に所定量の燃料ＧＳが貯留された状態が維持される。

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内の燃料を図示しないエンジン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、ジェットポンプ４８が備えられている。ジェットポンプ４８には、移送配管５０の一端５０Ａが接続されている。

ジェットポンプ４８には、燃料ポンプ４０によって外部に送出される燃料の一部が導入されるようになっている。そして、この導入燃料により内部に生じた負圧を利用して、副室１４Ｂの燃料フィルタ４６内から燃料ＧＳを吸引し、移送配管５０を通じてサブカップ２４内に燃料を送り込む作用を有している。

主室１４Ａと副室１４Ｂとは、サイフォン配管５２によって連通されている。サイフォン配管５２は、偏平な逆Ｕ字状に形成され、燃料タンク１４内に配置されている。サイフォン配管５２の一端５２Ａは、主室１４Ａの底壁１４Ｓの近傍に位置し、他端５２Ｂは副室１４Ｂの底壁１４Ｓの近傍に位置している。サイフォン配管５２は、サイフォンの原理により、主室１４Ａの液位ＦＬ−Ａと副室１４Ｂの液位ＦＬ−Ｂとに液位差ＤＬに差が生じている場合（図４参照）に、燃料ＧＳに作用した重力で高位側から低位側へと燃料ＧＳを移動させる作用を有している。

主室１４Ａ内には、第１液位センサ２６が備えられている。第１液位センサ２６は、樹脂フィルム等の絶縁体によって、全体として長尺状に形成されたベース２８を有している。ベース２８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。この静電容量の値の違いを用いて、第１液位センサ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液位センサ２６の上端部には、端子が設けられている。端子はセンサ回路３２と電気的に接続されており、燃料の接触範囲の広狭に応じた上記信号が、センサ回路３２に送られる。

本実施形態では、第１液位センサ２６の下端２６Ｂは、主室１４Ａにおける底壁１４Ｓの近傍に位置している。第１液位センサ２６の上端２６Ｔは、燃料タンク１４に設定される満タン液位ＦＦよりも高い位置とされている。なお、満タン液位ＦＦは、山部１４Ｍよりも高い位置に設定されている。したがって、第１液位センサ２６の上端２６Ｔは、必然的に山部１４Ｍよりも高い位置にある。

次に、本実施形態の燃料タンク構造１２の作用、特に燃料タンク１４内の燃料量を判定するための方法を説明する。

本実施形態の燃料タンク構造１２では、図２に示すフローにしたがって、燃料タンク１４内の燃料量が判定される。

まず、ステップＳ１０２では、第１液位センサ２６の静電容量の検出値に基づいて、液位ＦＬを検知する。

次に、ステップＳ１０４において、液位ＦＬが、燃料タンク１４の山部１４Ｍの頂点（高さＨ１）を超えているか否かを判断する。すなわち、図３に示すように、燃料タンク１４内において、燃料ＧＳの液位ＦＬが山部１４Ｍの頂点よりも高い範囲Ａにあるときは、主室１４Ａと副室１４Ｂとで液位ＦＬが等しい。したがって、液位ＦＬが山部１４Ｍを超えていると判断した場合は、ステップＳ１０６において、第１液位センサ２６の検知液位に基づいて、燃料タンク１４内の燃料量を判定する。

ステップＳ１０４において、液位ＦＬが燃料タンク１４の山部１４Ｍの頂点を超えていない（燃料ＧＳの液位ＦＬが山部１４Ｍの頂点よりも低い範囲Ｂにある）と判断した場合は、ステップＳ１０８に移行し、第１液位センサ２６での検知液位に時間変化があるか否かを判断する。

すなわち、本実施形態の燃料タンク構造１２では、主室１４Ａと副室１４Ｂとを連通するサイフォン配管５２を有しているので、図４に示すように、主室１４Ａの液位ＦＬ−Ａと副室１４Ｂの液位ＦＬ−Ｂとに液位差ＤＬが生じている場合には、高位側から低位側（図４の例では主室１４Ａから副室１４Ｂ）へ燃料ＧＳが移動し、第１液位センサ２６で検知した液位ＦＬ−Ａに時間的な変化が生じる。

そこで、センサ回路３２は、液位ＦＬ−Ａの液位変化速度ＶＬを検出する。たとえば、図５に示すように、主室１４Ａの液位ＦＬ−Ａは、時間Ｔの関数になっており、時間経過と共に、主室１４Ａの液位ＦＬ−Ａは二点鎖線で示す平衡液位に漸近する（ＦＬ−Ａ及びＦＬ−Ｂはいずれも平衡液位に等しくなる）。そして、特定の２つの時点（図５の例ではＴ１及びＴ２）での液位ＦＬ−Ａ１、ＦＬ−Ａ２を検知することで、液位変化速度ＶＬが近似的に求められる。

本実施形態の燃料タンク構造１２では、センサ回路３２が、図５に示す液位平衡特性マップを有している。この液位平衡特性マップは、Ｘ軸（横軸）に液位変化速度（単位時間当りの液位変化）、Ｙ軸（縦軸）に液位差がとられており、このＸ−Ｙ平面上に、液位差ＤＬと液位変化速度ＶＬとの関係を示す曲線ＲＬ−１（図５の例では直線）が設定されている。すなわち、液位差ＤＬは、液位変化速度ＶＬの関数になっていると考えられるため、液位変化速度ＶＬから、液位差ＤＬの推定値を求めることができる。

ステップＳ１０８において、液位変化があると判断した場合には、ステップＳ１１０に移行し、図５の液位平衡特性マップを用いて液位差ＤＬを推定する。さらに、ステップＳ１１２では、ステップＳ１０２で検知した主室１４Ａにおける液位ＦＬ−Ａと、ステップＳ１１０で推定した液位差ＤＬとから、副室１４Ｂでの液位ＦＬ−Ｂを知ることができるので、これらから、燃料タンク１４の全体での燃料量を判定する。

なお、図７に示すように、主室１４Ａの液位ＦＬ−Ａと副室１４Ｂの液位ＦＬ−Ｂとで、液位差ＤＬが生じていない場合もある。特に、本実施形態のように主室１４Ａと副室１４Ｂとをサイフォン配管５２で連通した構成では、液位差ＤＬが生じていた状態から十分な時間が経過すると、サイフォン配管５２による燃料ＧＳの移送により液位差が無くなる。そして、液位差が無くなると、サイフォン配管５２を通じた燃料ＧＳの移送も生じないため、第１液位センサ２６で検知した液位ＦＬ−Ａにも時間変化が生じなくなる。

したがって、ステップＳ１０８において、液位ＦＬ−Ａの時間変化がないと判断した場合には、ステップＳ１０６に移行し、第１液位センサ２６の検知液位に基づいて、燃料タンク１４内の燃料量を判定できる。

このように、本実施形態の燃料タンク構造１２では、主室１４Ａと副室１４Ｂとをサイフォン配管５２で連通し燃料ＧＳの移送を可能にしているので、主室１４Ａのみに第１液位センサ２６を設けた構成で、燃料タンク１４全体の燃料量を知ることが可能である。

図８には、本発明の第２実施形態の燃料タンク構造７２が示されている。第２実施形態において、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実施形態の燃料タンク構造７２では、インレット配管２０が、副室１４Ｂ側で上壁１４Ｕに設けられている。また、第２実施形態の燃料タンク構造７２では、第１実施形態の燃料タンク構造１２に対し、さらに、第２液位センサ７６及び燃料リファレンスセンサ７８が設けられている。

第２液位センサ７６及び燃料リファレンスセンサ７８は、第１液位センサ２６と同様に、絶縁体で形成されたベース２８と、このベース２８の表面に設けられた複数の電極３０を有している。

第２液位センサ７６は、主室１４Ａにおいて、第１液位センサ２６とは異なる位置で、上下方向に延在するよう配置されている。そして、第２液位センサ７６における燃料の接触範囲の広狭に応じた信号を、センサ回路３２へ出力できる。

これに対し、燃料リファレンスセンサ７８は、主室１４Ａにおいて、底壁１４Ｓの近傍で底壁１４Ｓに沿って配置されており、主室１４Ａ内の燃料ＧＳの量が少ない状態でも、燃料リファレンスセンサ７８の全体が燃料ＧＳに浸漬する。そして、燃料の性状（たとえば、燃料ＧＳとして、ガソリンの他にエタノールが用いられている場合のエタノール濃度）等に応じて、異なる静電容量の値となる。この静電容量に対応した信号をセンサ回路３２へ出力する。

このように、第２実施形態の燃料タンク構造７２では、第１実施形態の燃料タンク構造１２に対し、第２液位センサ７６及び燃料リファレンスセンサ７８が設けられているが、これ以外は同一の構成とされている。

第２実施形態の燃料タンク構造７２では、図９に示すフローにしたがって、燃料タンク１４内の燃料量が判定される。

すなわち、まずステップ２０２において、第１液位センサ２６の静電容量の検出値に基づいて液位ＦＬ−Ａを検知し、ステップＳ２０４において、液位ＦＬ−Ａが、燃料タンク１４の山部１４Ｍの頂点を超えていると判断した場合は、ステップＳ２０６において、第１液位センサ２６の検知液位に基づいて、燃料タンク１４内の燃料量を判定する。

ステップＳ２０４において、液位ＦＬが燃料タンク１４の山部１４Ｍの頂点を超えていないと判断した場合は、ステップＳ２０８に移行し、第２液位センサ７６での検出値に基づいて液位ＦＬ−Ａ’を検知する。

ステップＳ２１０では、第１液位センサ２６で検知した液位ＦＬ−Ａと、第２液位センサ７６で検知した液位ＦＬ−Ａ’との液位差ＤＬ’が、あらかじめ設定された所定値（閾値ＢＬ）の範囲内であるか否かを判断する。すなわち、図１０に示すように、液面が燃料タンク１４に対し傾斜していると、第１液位センサ２６で検知した液位ＦＬ−Ａと、第２液位センサ７６で検知した液位ＦＬ−Ａ’とが異なった値となる。ステップＳ２１０において、液位差ＤＬが閾値ＢＬを超えていると判断した場合は、液面の傾斜角θが大きくなっていると考えられる。この場合、本実施形態では、ステップＳ２０２に戻り、第１液位センサ２６の静電容量の検出値に基づいて液位ＦＬ−Ａを検知する。なお、閾値ＢＬは、たとえば、上記した傾斜角θが、車両に設けられた燃料残量計の表示に対し影響する角度から決定される。

ステップＳ２１０において、液位差ＤＬが閾値ＢＬの範囲内であると判断した場合には、ステップＳ２１２に移行し、第１液位センサ２６で検知した液位ＦＬ−Ａに時間変化があるか否かを判断する。第２実施形態の燃料タンク構造７２においても、第１実施形態の燃料タンク構造１２と同様に、センサ回路３２が、たとえば図６に示したものと同様の液位平衡特性マップを有している。ステップＳ２１２において、液位ＦＬ−Ａに時間変化があると判断した場合は、ステップＳ２１４で、液位平衡特性マップを用いて主室１４Ａと副室１４Ｂとの液位差ＤＬを推定する。ステップＳ２１６では、ステップＳ２０２で検知した主室１４Ａにおける液位ＦＬ−Ａと、ステップＳ２１４で推定した液位差ＤＬとから、燃料タンク１４の全体での燃料量を判定する。

主室１４Ａと副室１４Ｂとで、液位に差が生じていない場合は、ステップＳ２１２において、液位ＦＬ−Ａの時間変化がないと判断されるので、ステップＳ２０６に移行し、第１液位センサ２６で検知した液位ＦＬ−Ａに基づいて、燃料タンク１４内の燃料量を判定できる。

このように、第２実施形態の燃料タンク構造７２では、主室１４Ａに、２つの液位センサ（第１液位センサ２６及び第２液位センサ７６）を配置しているので、液面の傾斜角θに応じた適切な燃料量判定を行うことが可能である。

なお、上記では、ステップＳ２１０において、液位差ＤＬ’が閾値ＢＬを超えたと判断した場合に、ステップＳ２０２に戻って第１液位センサ２６による液位検知を行っているが、たとえば、液位差ＤＬ（傾斜角θ）に応じた燃料量の補正値をセンサ回路３２に記憶させておき、燃料タンク１４の全体での燃料量を補正して求める（ステップＳ２０２には戻らない）ようにしてもよい。

第２実施形態の燃料タンク構造７２では、さらに、燃料リファレンスセンサ７８を有している。上記では、燃料リファレンスセンサ７８で検知された静電容量の値を用いていないが、以下に示すように、燃料リファレンスセンサ７８で検知された静電容量を用いて、燃料タンク１４内の燃料量だけでなく燃料濃度を判定し、燃料タンク１４内の燃料がエンジンで燃料されたときの熱量を得ることも可能である。

第２実施形態の燃料タンク構造７２では、副室１４Ｂ側にインレット配管２０がもうけられている。図１１に示すように、副室１４Ｂ側にインレット配管２０から給油されることで、主室１４Ａと副室１４Ｂとで液位差ＤＬがある場合を考える。燃料ＧＳはサイフォン配管５２を通じて高位側から低位側へ移送されるので、図１２に示すように、主室１４Ａ内の燃料のエタノール濃度も時間的に変化する。

センサ回路３２では、エタノール濃度の変化速度（単位時間当りのエタノール濃度の変化）を検知する。すなわち、特定の２つの時点（図１２の例ではＴ３及びＴ４）でのエタノール濃度を検知することで、エタノール濃度の変化速度が近似的に求められる。

センサ回路３２は、あらかじめ図１３に示す濃度平衡特性マップを有している。濃度平衡特性マップは、Ｘ軸（横軸）に濃度変化速度（単位時間当りのエタノール濃度変化）、Ｙ軸（縦軸）に濃度差がとられており、このＸ−Ｙ平面上に、濃度差と濃度変化速度との関係を示す曲線ＲＬ−２（図１３の例では曲線であるが、図６の液位平衡特性マップと同様に直線の場合もある）が設定されている。この濃度推定マップを用いることで、濃度変化速度から、燃料ＧＳが混合した状態でのエタノール濃度の推定値が得られる。

そして、この濃度推定マップにより、燃料タンク１４全体でのエタノール濃度を推定できる。さらに、推定されたエタノール濃度と、燃料タンク１４内の燃料量とから、燃料タンク１４内の燃料ＧＳをエンジンで燃料させたときの総発熱量（エネルギー量）を知ることが可能となる。

なお、第２実施形態の燃料タンク構造７２では、燃料リファレンスセンサ７８によって、燃料ＧＳに水分等の燃料以外の異物が混入した場合には、燃料リファレンスセンサ７８の静電容量の値が大きく変化することがある。すなわち、燃料タンク１４内に異物が混入したことを、燃料リファレンスセンサ７８の検知データから知ることも可能になる。

上記各実施形態では、第１液位センサ２６において液位の変化を検知したときに、液位変化速度を基に燃料タンク１４での燃料量を推定するようにしているが、十分な時間が経過した後には、サイフォン配管５２を通じた燃料移送により、主室１４Ａと副室１４Ｂとで液位は等しくなる。したがって、液位変化速度を用いた燃料量の推定を行うことなく、主室１４Ａと副室１４Ｂとで液位ＦＬが等しくなるのを待って、第１液位センサ２６で液位ＦＬを検知し、これを用いて燃料タンク１４内の燃料量を知るようにしてもよい。上記各実施形態では、このように液位ＦＬが等しくなる前に燃料タンク１４内の燃料量を知ることが可能である。

また、燃料タンク１４内では、特定の条件下（たとえば、エンジンの高出力が要求されてスロットル開度が短時間で大きくなっている場合）では、主室１４Ａ（燃料ポンプモジュール２２が備えられた収容室）の燃料が短時間で消費され、主室１４Ａの液位ＦＬも短時間で下がることがある。この場合には、燃料タンク１４内の燃料量の推定を一時的に停止してもよい。あるいは、主室１４Ａ内での急激な液位低下に対する補正用のテーブルをセンサ回路３２が備える構成とし、第１液位センサ２６で得られた液位を補正して燃料タンク１４の燃料量を得るようにしてもよい。

上記各実施形態では、第１液位センサ２６によって検知された液位の変化速度から、主室１４Ａと副室１４Ｂとの液位差ＤＬを一旦求めているが、この液位差ＤＬを求めることなく、たとえば副室１４Ｂの液位ＦＬ−Ｂを求めてもよい。これにより、主室１４の液位ＦＬ−Ａと服す津１４Ｂの液位ＦＬ−Ｂの双方が得られたことになるので、これらから燃料量を判定するようにしてもよい。

さらに、主室１４Ａと副室１４Ｂとの液位差ＤＬを求めるにあたって、上記では液位の変化速度を用いているが、これに代えて、たとえば、液位の変化量を用いて（液位変化の加速度を求めたり、液位の変化量と液位差ＤＬとを対応づけるマップをあらかじめ用意しこのマップのデータを用いたりすること等によって）液位差ＤＬを求めることも可能である。

上記各実施形態において、本発明の液位センサとして、燃料ＧＳの接触・被接触による静電容量の違いを利用した静電容量センサを用いているが、液位センサは、静電容量センサに限定されない。たとえば、燃料ＧＳの液面にフロートを浮遊させるタイプの液位センサであってもよい。さらには、レーザ光や超音波等を用いて燃料ＧＳの有無あるいは液面高さを検知するセンサであってもよい。上記実施形態のように、液位センサとして静電容量センサを用いると、燃料ＧＳの液位（液面高さ）の検知が簡単かつ低コストな構造で実現できる。

ただし、燃料リファレンスセンサ７８については、全範囲（燃料タンク１４の底壁１４Ｓに沿った範囲）で燃料ＧＳに浸漬されている必要があるため、静電容量センサを用いると、燃料ＧＳに浸漬された状態を簡単かつ低コストな構造で実現できる。また、静電容量センサは、検出の精度や応答性も高いので、本発明の燃料リファレンスセンサ７８として、好ましく適用できる。

第２実施形態のように、静電容量の違いを利用した複数のセンサ（第１液位センサ２６、第２液位センサ７６、燃料リファレンスセンサ７８）を有する構成では、これらのセンサを一体化することで、部品点数を少なくしてもよい。たとえば、複数のセンサでベース２８を共通化し、このベース２８の所定位置に第１液位センサ２６、第２液位センサ７６や燃料リファレンスセンサ７８が構成されるように電極３０を設ければよい。この構造では、ベース２８を特定の位置で折り曲げることで、主室１４Ａ内の所望の位置に、第１液位センサ２６、第２液位センサ７６及び燃料リファレンスセンサ７８を配置できる。

本発明の燃料タンクとしては、要するに複数（少なくとも２つ）の収容部を有していればよく、上記した鞍型タンクに限定されない。たとえば、２つ収容部が独立して設けられ、これら２つの収容部の間にサイフォン配管が配置されて、サイフォンの原理により燃料の移送が可能な構成でもよい。

本発明の燃料移動配管としても、上記したサイフォン配管に限定されず、燃料移動配管の全体が燃料タンク１４内に配置されている（納まっている）必要もない。たとえば、略直線状に形成されて収容部どうしを略水平に連通する配管や、Ｕ字状に形成されて収容部を連通する配管であっても、収容部の液位差を解消するように燃料が収容部間を移動する。いずれの構成においても、燃料移動配管で連通された収容部の燃料を、重力によって、液位差を解消する方向に移動させることが可能である。特に、サイフォン配管を用いると、サイフォンの原理により、上記した燃料移動を生じさせることが可能である。また、いわゆる鞍型タンクにおいては、サイフォン配管の形状（略逆Ｕ字状）から、燃料タンク内にサイフォン配管（燃料移動配管）を収容することが可能になる。

本発明の収容部としても、３つ以上であってもよい。３つ以上の収容部を有する構成では、少なくとも２つの収容部を燃料移動配管で連通すれば、これらの収容部のいずれか１つに設けられた液位センサを用いて、燃料量を判定することが可能である。もちろん、すべての収容部が燃料移動配管で連通された構成としてもよい。

１２ 燃料タンク構造
１４ 燃料タンク
１４Ａ 主室（収容部）
１４Ｂ 副室（収容部）
２６ 第１液位センサ（上下静電容量センサ）
３２ センサ回路（推定手段）
５２ サイフォン配管（燃料移動手段）
５２Ａ 一端
５２Ｂ 他端
７２ 燃料タンク構造
７６ 第２液位センサ
７８ 燃料リファレンスセンサ
ＧＳ 燃料

Claims (9)

1. 燃料を収容可能な少なくとも２つの収容部を備えた燃料タンクと、
   前記収容部の間を連通し重力により収容部の間の液位差を解消するように燃料を移動させるための燃料移動配管と、
   前記燃料移動配管で連通された２つの前記収容部のいずれか一方にのみ設けられ燃料の液位を検知する液位センサと、
   前記液位センサによって検知された液位の変化量を用いて、前記燃料移動配管で連通された前記収容部の間の液位差を推定する推定手段と、
   を有する燃料タンク構造。
2. 前記燃料移動配管が、サイフォンの原理により燃料を前記収容部の間で移動させるサイフォン配管である請求項１に記載の燃料タンク構造。
3. 前記変化量として前記液位の変化速度を用いて前記液位差を推定する請求項１又は請求項２に記載の燃料タンク構造。
4. 前記推定手段が、前記変化速度と前記液位差とを対応付ける対応マップを備えている請求項３に記載の燃料タンク構造。
5. 燃料を収容可能な少なくとも２つの収容部を備えた燃料タンクと、
   前記収容部の間を連通し重力により収容部の間の液位差を解消するように燃料を移動させるための燃料移動配管と、
   前記燃料移動配管で連通された２つの前記収容部のいずれか一方にのみ設けられ燃料の液位を検知する液位センサと、
   前記液位センサによって検知された液位の変化量を用いて、前記燃料移動配管で連通された前記収容部の燃料量を推定する推定手段と、
   を有する燃料タンク構造。
6. 前記燃料移動配管が、サイフォンの原理により燃料を前記収容部の間で移動させるサイフォン配管である請求項５に記載の燃料タンク構造。
7. 前記変化量として前記液位の変化速度を用いて前記燃料量を推定する請求項５又は請求項６に記載の燃料タンク構造。
8. 前記液位センサが、前記収容部で上下方向に沿って延在され燃料の接触範囲に応じて静電容量が変化する静電容量センサである請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の燃料タンク構造。
9. 前記液位センサが、１つの前記収容部に複数設けられている請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の燃料タンク構造。

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