JP5946176B2 - Content capacity estimation apparatus and content capacity estimation system having the same - Google Patents

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  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Description

本発明は、例えば、ガソリン、液化ガス、各種薬液などの液体、又は、樹脂ペレット、木質ペレット、粉砕ガラスなどの固体を収容する容器内にある前記液体又は前記固体の内容量を推定する内容量推定装置及びその内容量推定装置を有する内容量推定システムに関するものである。   The present invention is, for example, a liquid such as gasoline, liquefied gas, various chemical liquids, or an internal volume for estimating the internal volume of the liquid or the solid in a container containing a solid such as resin pellets, wood pellets, and crushed glass. The present invention relates to an estimation apparatus and an internal capacity estimation system having the internal capacity estimation apparatus.

従来、車両に搭載される内容量推定装置としての燃料残量検出装置は、容器としての燃料タンク内の燃料の液位(即ち、液面高さ)を検出する液位検出手段を有する。この液位検出手段としては、燃料液面上に浮かぶフロートの位置に応じて抵抗体上を摺動する接点を有し、抵抗体の両端に印加した電圧を分圧した電圧を当該接点に出力するような構成のものなどが一般に採用されている。そして、燃料残量検出装置は、液位検出手段の電気的特性、すなわち前記接点から出力される電圧に基づいて内容量としての燃料の残量を検出していた。   2. Description of the Related Art Conventionally, a fuel remaining amount detecting device as an internal volume estimating device mounted on a vehicle has a liquid level detecting means for detecting a liquid level (that is, a liquid level) of fuel in a fuel tank as a container. This liquid level detection means has a contact that slides on the resistor according to the position of the float that floats on the fuel liquid level, and outputs a voltage obtained by dividing the voltage applied across the resistor to the contact Such a configuration is generally adopted. The fuel remaining amount detecting device detects the remaining amount of fuel as the internal capacity based on the electrical characteristics of the liquid level detecting means, that is, the voltage output from the contact.

しかしながら、このような燃料残量検出装置は、車両が傾斜したり、振動したりすることによって、車両の燃料タンク内の液面が変動するので、燃料タンク内の液面変動にフロートが追随してフロートの高さが変動し、そのため、燃料計の表示に誤差が生じてしまうという問題があった。また、車室空間の拡大化の要請などを背景に、車両内スペースの効率化が求められる車両などにおいては、車両内の隙間を利用して燃料タンクが搭載されることがあり、そのため、燃料タンクの形状が複雑になって、液面高さに基づいて燃料残量を正確に検出することが難しいという問題があった。そして、このような問題を解決する技術が特許文献1に開示されている。   However, in such a fuel remaining amount detection device, since the liquid level in the fuel tank of the vehicle fluctuates when the vehicle tilts or vibrates, the float follows the liquid level fluctuation in the fuel tank. As a result, the height of the float fluctuates, which causes an error in the display of the fuel gauge. In addition, in a vehicle or the like where efficiency of the space in the vehicle is required due to a request for expansion of the passenger compartment space, a fuel tank may be mounted using a gap in the vehicle. There is a problem that the shape of the tank becomes complicated and it is difficult to accurately detect the remaining amount of fuel based on the liquid level. And the technique which solves such a problem is disclosed by patent document 1. FIG.

特許文献1に提案されている燃料残量計測装置901は、図8に示すように、箱状のタンク本体903を有している。このタンク本体903の内側空間は、柔らかな袋状体905によって、燃料Fを収容する燃料貯留室907と、大気に連通する圧力調整室909と、に区画されている。さらに、燃料残量計測装置901は、圧力調整室909内へ空気を送出することで圧力調整室909内の圧力を上昇させる機能を果たす加圧器アッセンブリ913と、圧力調整室909内における空気の圧力に応じた圧力信号を出力する圧力計915と、制御装置と、を有している。加圧器アッセンブリ913は、流通路937を介して圧力調整室909と接続されたシリンダ927と、シリンダ927内を往復移動されるピストン925と、を有している。   The fuel remaining amount measuring device 901 proposed in Patent Document 1 includes a box-shaped tank body 903 as shown in FIG. The inner space of the tank body 903 is partitioned by a soft bag-like body 905 into a fuel storage chamber 907 that stores fuel F and a pressure adjustment chamber 909 that communicates with the atmosphere. Further, the fuel remaining amount measuring device 901 includes a pressurizer assembly 913 that functions to increase the pressure in the pressure adjustment chamber 909 by sending air into the pressure adjustment chamber 909, and the pressure of the air in the pressure adjustment chamber 909. A pressure gauge 915 that outputs a pressure signal according to the control signal, and a control device. The pressurizer assembly 913 includes a cylinder 927 connected to the pressure adjustment chamber 909 via the flow passage 937, and a piston 925 that reciprocates within the cylinder 927.

燃料残量計測装置901の制御装置は、加圧器アクチュエータによりピストンロッド923を介して、ピストン925をシリンダ927内で上方から下方に移動させて、圧力調整室909へ所定量の大気を押し込むとともに、この所定量の大気の押し込み前後での圧力調整室909の圧力を圧力計915によって測定する。このとき、圧力調整室909の容積が小さいと押し込み後の圧力変化は大きくなり、圧力調整室の容積が大きいと押し込み後の圧力変化は小さくなる。そして、制御装置は、圧力調整室909に押し込んだ大気の量と、圧力計915によって測定した押し込み前後での圧力調整室909の圧力と、に基づいて、ボイルの法則から圧力調整室909の容積を算出して、この圧力調整室909の容積をタンク本体903の容積から差し引いて、燃料貯留室907の容積、即ち、燃料Fの残量を検出していた。これにより、液面の変動や燃料タンクの形状の影響を受けることなく、燃料タンク内の燃料の残量を正確に検出することができた。   The control device of the fuel remaining amount measuring device 901 moves the piston 925 from the upper side to the lower side in the cylinder 927 via the piston rod 923 by the pressurizer actuator, and pushes a predetermined amount of air into the pressure adjustment chamber 909. The pressure gauge 915 measures the pressure in the pressure adjustment chamber 909 before and after the predetermined amount of air is pushed in. At this time, if the volume of the pressure adjustment chamber 909 is small, the pressure change after pushing becomes large, and if the volume of the pressure adjusting chamber is large, the pressure change after pushing is small. Then, the control device determines the volume of the pressure adjustment chamber 909 from Boyle's law based on the amount of air pushed into the pressure adjustment chamber 909 and the pressure in the pressure adjustment chamber 909 before and after the indentation measured by the pressure gauge 915. And the volume of the pressure adjustment chamber 909 is subtracted from the volume of the tank body 903 to detect the volume of the fuel storage chamber 907, that is, the remaining amount of fuel F. As a result, the remaining amount of fuel in the fuel tank could be accurately detected without being affected by fluctuations in the liquid level or the shape of the fuel tank.

また、上記燃料残量計測装置901においては、タンク本体903の内側空間を、袋状体905によって燃料貯留室907と圧力調整室909とに区画する構成であったが、例えば、液化石油ガス(LPG)などの液化ガスを燃料Fとする場合、袋状体905内で燃料Fが気化してしまう場合があるなど、燃料Fの残量を正確に検出することができないことがある。そのため、液化ガスを燃料Fとする場合等には、図9に示すように、袋状体905を備えずにタンク本体903に直接燃料Fを収容して、液相部を燃料貯留室907とし、気相部を圧力調整室909とした構成の燃料残量計測装置901Aを用いていた。   In the fuel remaining amount measuring device 901, the inner space of the tank main body 903 is divided into a fuel storage chamber 907 and a pressure adjustment chamber 909 by a bag-like body 905. For example, liquefied petroleum gas ( When the liquefied gas such as LPG) is used as the fuel F, the remaining amount of the fuel F may not be accurately detected, for example, the fuel F may be vaporized in the bag-like body 905. Therefore, when the liquefied gas is used as the fuel F, as shown in FIG. 9, the fuel F is directly stored in the tank body 903 without the bag-like body 905, and the liquid phase portion is used as the fuel storage chamber 907. The fuel remaining amount measuring device 901A having the pressure-adjusting chamber 909 as the gas phase portion was used.

特開平9−280920号公報JP-A-9-280920

しかしながら、上述した燃料残量計測装置901Aでは、例えば、液化ガスを燃料Fとした場合など、圧力調整室909内で燃料Fが気化して圧力が非常に高くなる(液化石油ガスの場合、最大3MPa程度)ので、圧力調整室909内の圧力と大気の圧力との圧力差が非常に大きくなり、そのため、圧力調整室909に大気を押し込むようにピストン925を移動させるためには非常に大きな力が必要になって、装置が大型化してしまうという問題があった。また、高圧下におけるピストン925とシリンダ927と間の気密を確保するなどの高圧対策が必要となって、製造コストが増加してしまうという問題があった。   However, in the fuel remaining amount measuring device 901A described above, for example, when the liquefied gas is used as the fuel F, the fuel F is vaporized in the pressure adjusting chamber 909 and the pressure becomes very high (in the case of liquefied petroleum gas, the maximum Therefore, the pressure difference between the pressure in the pressure adjustment chamber 909 and the atmospheric pressure becomes very large. Therefore, a very large force is required to move the piston 925 so as to push the atmosphere into the pressure adjustment chamber 909. However, there is a problem that the apparatus becomes large. In addition, there is a problem in that the manufacturing cost increases due to the need for high pressure measures such as ensuring airtightness between the piston 925 and the cylinder 927 under high pressure.

また、圧力調整室909内において液化ガスが取りうる圧力は広範囲にわたるところ、このような広範囲の圧力を測定可能な圧力計は、一般的に分解能が低い(即ち、計測できる最小単位が大きい)ので圧力の測定精度、即ち、燃料残量の測定精度が低くなってしまうという問題があった。   Further, the pressure that can be taken by the liquefied gas in the pressure adjustment chamber 909 is wide, and the pressure gauge that can measure such a wide range of pressure generally has low resolution (that is, the smallest unit that can be measured is large). There was a problem that the measurement accuracy of the pressure, that is, the measurement accuracy of the remaining amount of fuel was lowered.

本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、容器内にある液体又は固体の内容量を正確に推定できる小型の内容量推定装置、及び、それを有する内容量推定システムを提供することを目的としている。   The present invention aims to solve this problem. That is, an object of the present invention is to provide a small-sized internal volume estimation device capable of accurately estimating the internal volume of a liquid or a solid in a container, and an internal volume estimation system having the same.

上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明は、容器内にある液体又は固体の内容量を推定する内容量推定装置であって、気密シリンダと、前記気密シリンダ内に往復移動可能に設けられたピストンと、前記気密シリンダ内における前記ピストンで区画された2つの部分空間のうち一方の部分空間を前記容器の気相部又は他方の部分空間に連通して接続する第1連通部と、前記他方の部分空間を前記気相部に連通して接続する第2連通部と、前記第1連通部を流れる気体の流量を規制する流量規制部と、前記気密シリンダ及び前記ピストンのうちの一方に固定して設けられた磁性部材と、前記磁性部材に磁力を及ぼすように前記気密シリンダ及び前記ピストンのうちの他方に固定して設けられた磁力発生コイルと、前記気密シリンダ内で前記ピストンを往復移動させる磁力を発生させる交流電流を前記磁力発生コイルに供給する電流供給手段と、前記ピストンの往復移動と前記交流電流との共振周波数を検出する共振周波数検出手段と、前記共振周波数検出手段によって検出された前記共振周波数に基づいて、前記内容量を推定する内容量推定手段と、を有していることを特徴とする内容量推定装置である。   In order to achieve the above object, an invention described in claim 1 is an internal volume estimation device for estimating an internal volume of a liquid or a solid in a container, and includes an airtight cylinder and a reciprocating movement in the airtight cylinder. A first communication that connects and connects one of the two partial spaces defined by the piston in the hermetic cylinder to the gas phase portion or the other partial space of the container. A second communication part that communicates and connects the other partial space to the gas phase part, a flow rate regulation part that regulates the flow rate of gas flowing through the first communication part, and the airtight cylinder and the piston A magnetic member fixed to one of them, a magnetic force generating coil fixed to the other of the airtight cylinder and the piston so as to exert a magnetic force on the magnetic member, and the airtight cylinder Current supply means for supplying an alternating current for generating a magnetic force for reciprocating the piston in the magnetic force generating coil, a resonance frequency detecting means for detecting a resonance frequency between the reciprocating movement of the piston and the alternating current, An internal capacity estimation device comprising internal capacity estimation means for estimating the internal capacity based on the resonance frequency detected by a resonance frequency detection means.

請求項2に記載された発明は、請求項1に記載された発明において、前記気相部の温度を測定する気相部温度測定手段を更に有し、前記内容量推定手段が、前記共振周波数、及び前記気相部の温度に基づいて、前記内容量を推定するように構成されていることを特徴とするものである。   The invention described in claim 2 is the invention described in claim 1, further comprising a gas phase temperature measuring means for measuring the temperature of the gas phase, wherein the content capacity estimating means is the resonance frequency. And the internal volume is estimated based on the temperature of the gas phase portion.

上記目的を達成するために、請求項3に記載された発明は、請求項1又は2に記載された発明において、容器と、前記容器内にある液体又は固体の内容量を推定する内容量推定装置と、を有する内容量推定システムにおいて、前記内容量推定装置が、請求項1又は2に記載の内容量推定装置で構成されていることを特徴とする内容量推定システムである。   In order to achieve the above object, the invention described in claim 3 is the invention described in claim 1 or 2, wherein the content of the container and the liquid or solid in the container is estimated. An internal capacity estimation system comprising: the internal capacity estimation apparatus according to claim 1 or 2, wherein the internal capacity estimation apparatus comprises the internal capacity estimation apparatus according to claim 1 or 2.

請求項1に記載された発明によれば、外部から内部空間が断絶(密閉)された気密シリンダ内の空間がピストンによって2つの部分空間に区画されており、一方の部分空間が第1連通部によって気相部又は他方の部分空間に連通して接続され、他方の部分空間が第2連通部によって気相部に連通して接続されているので、これら2つの部分空間の圧力差を小さいものとすることができる。これにより、小さな力で、気密シリンダ内においてピストンを移動させることができる。   According to the first aspect of the present invention, the space in the airtight cylinder in which the internal space is disconnected (sealed) from the outside is partitioned into two partial spaces by the piston, and one partial space is the first communicating portion. Is connected in communication with the gas phase part or the other partial space, and the other partial space is connected in communication with the gas phase part through the second communication part, so that the pressure difference between these two partial spaces is small. It can be. Thereby, a piston can be moved in an airtight cylinder with a small force.

また、第1連通部を流れる気体の流量を規制する流量規制部が設けられており、気密シリンダ及びピストンのうちの一方には、磁性部材が固定して設けられており、他方には、磁性部材に磁力を及ぼす磁力発生コイルが設けられている。そして、電流供給手段が、気密シリンダ内でピストンを往復移動させる磁力を発生させる交流電流を磁力発生コイルに供給し、共振周波数検出手段が、ピストンの往復移動と交流電流との共振周波数を検出する。そして、内容量推定手段が、ピストンの往復移動と交流電流との共振周波数に基づいて、容器内の固体又は液体の内容量を推定する。   In addition, a flow restricting portion for restricting the flow rate of the gas flowing through the first communication portion is provided, and one of the airtight cylinder and the piston is provided with a magnetic member fixed, and the other is provided with a magnetic member. A magnetic force generating coil that applies a magnetic force to the member is provided. Then, the current supply means supplies an alternating current for generating a magnetic force for reciprocating the piston in the hermetic cylinder to the magnetic force generating coil, and the resonance frequency detecting means detects a resonance frequency between the reciprocating movement of the piston and the alternating current. . Then, the internal volume estimation means estimates the internal volume of the solid or liquid in the container based on the resonance frequency of the reciprocating movement of the piston and the alternating current.

即ち、磁力発生コイルに交流電流を供給することにより生じた磁力によって気密シリンダ内でピストンが往復移動されるところ、磁力発生コイルに供給された交流電流により磁力が生じてピストンが一方向に移動されると連通部を通じて2つの部分空間の間を気体が移動しようとするが、その流量が規制されているため一方の部分空間の圧力が変化して他方の部分空間より高くなり、そして、交流電流の向きが変わると、当該一方の部分空間の圧力及び磁力発生コイルの磁力によりピストンが他方向に移動されて、他方の部分空間の圧力が変化して前記一方の部分空間より高くなる。以降、この状態を繰り返して、ピストンは往復移動(即ち、振動)される。この状態において、ピストンは磁力発生コイルの磁力及び各部分空間の圧力を受けることになるが、当該磁力の変動状態と当該圧力の変動状態とが一致したとき、ピストンの振動周波数と交流電流の周波数とが一致して共振状態となる。   That is, when the piston is reciprocated in the hermetic cylinder by the magnetic force generated by supplying an alternating current to the magnetic force generating coil, the magnetic force is generated by the alternating current supplied to the magnetic force generating coil and the piston is moved in one direction. Then, the gas tries to move between the two partial spaces through the communication part, but the flow rate is regulated, so that the pressure in one partial space changes and becomes higher than the other partial space. Is changed, the piston is moved in the other direction by the pressure in the one partial space and the magnetic force of the magnetic force generating coil, and the pressure in the other partial space is changed to be higher than the one partial space. Thereafter, by repeating this state, the piston is reciprocated (that is, vibrated). In this state, the piston receives the magnetic force of the magnetic force generating coil and the pressure of each partial space. When the fluctuation state of the magnetic force coincides with the fluctuation state of the pressure, the vibration frequency of the piston and the frequency of the alternating current are obtained. And coincide with each other to enter a resonance state.

また、ピストンの移動によって気密シリンダ内の気体が容器の気相部(即ち、当該気相部に連通された2つの部分空間)に押し込まれたとき、気相部容積が小さいほど、気体押し込み後の気相部の圧力が高くなり、気相部の圧力が高いほど、ピストンの移動に対する反発力が大きくなり、ピストンの移動に対する反発力が大きいほど、ピストンの振幅が小さくなって当該ピストンの振動する周波数が高くなる。つまり、ピストンは、気相部容積が小さいほど、高い周波数で共振状態となる。   Further, when the gas in the hermetic cylinder is pushed into the gas phase part of the container (that is, two partial spaces communicated with the gas phase part) by the movement of the piston, the smaller the gas phase part volume, the more the gas The higher the pressure in the gas phase part, the higher the pressure in the gas phase part, the greater the repulsive force against the movement of the piston, and the greater the repulsive force against the movement of the piston, the smaller the amplitude of the piston and the vibration of the piston. The frequency to perform becomes high. That is, the piston is in a resonance state at a higher frequency as the gas phase portion volume is smaller.

このことから、共振状態となる交流電流の周波数は、ピストンの移動に伴う容器の気相部の圧力変化に応じた値となる。つまり、気相部容積に応じて共振状態が生じる周波数が変化するので、この共振周波数を用いて容器内の固体又は液体の内容量を推定する。   From this, the frequency of the alternating current in the resonance state becomes a value corresponding to the pressure change in the gas phase portion of the container accompanying the movement of the piston. That is, since the frequency at which the resonance state occurs depends on the gas phase volume, the internal volume of the solid or liquid in the container is estimated using this resonance frequency.

請求項2に記載された発明によれば、容器内の気相部の温度を測定する気相部温度測定手段を更に有し、内容量推定手段が、ピストンの往復移動と交流電流との共振周波数、及び、気相部の温度に基づいて、容器内の固体又は液体の内容量を推定する。   According to the second aspect of the present invention, the apparatus further includes a gas phase temperature measuring means for measuring the temperature of the gas phase inside the container, and the content capacity estimating means is a resonance between the reciprocating movement of the piston and the alternating current. Based on the frequency and the temperature of the gas phase, the internal volume of the solid or liquid in the container is estimated.

請求項3に記載された発明によれば、内容量推定装置が、請求項1又は2に記載の内容量推定装置で構成されている。   According to the invention described in claim 3, the internal capacity estimation device is configured by the internal capacity estimation device according to claim 1 or 2.

以上より、請求項1に記載された発明によれば、磁力発生コイルに交流電流を供給することにより生じた磁力によってピストンを往復移動するところ、気密シリンダ内におけるピストンで区画された2つの部分空間の圧力差を小さくすることができるので、小さな力でピストンを移動させることができ、そのため、装置を小型化することができる。また、ピストンの往復移動と交流電流との共振周波数を用いて容器内の固体又は液体の内容量を推定するので、圧力計を用いた構成に比べて、共振周波数を検出するための電流計等を用いた簡易な構成で高い分解能での測定が可能となり、内容量を精度よく推定できる。   As described above, according to the first aspect of the present invention, when the piston is reciprocated by the magnetic force generated by supplying the alternating current to the magnetic force generating coil, the two partial spaces defined by the piston in the airtight cylinder are obtained. Therefore, the piston can be moved with a small force, and the apparatus can be downsized. Moreover, since the internal volume of the solid or liquid in the container is estimated using the resonance frequency of the reciprocating movement of the piston and the alternating current, an ammeter or the like for detecting the resonance frequency compared to the configuration using the pressure gauge Measurement with a high resolution is possible with a simple configuration using, and the internal capacity can be estimated with high accuracy.

請求項2に記載された発明によれば、ピストンの往復移動と交流電流との共振周波数、及び、気相部の温度に基づいて、容器内の固体又は液体の内容量を推定するので、気相部の温度変化により当該気相部の圧力が変化してしまうが、気相部の温度を用いることにより当該気相部の圧力変化を考慮して内容量を推定でき、そのため、内容量をより精度良く推定できる。   According to the invention described in claim 2, since the internal volume of the solid or liquid in the container is estimated based on the resonance frequency between the reciprocating movement of the piston and the alternating current and the temperature of the gas phase, The pressure in the gas phase part changes due to the temperature change in the phase part, but by using the temperature in the gas phase part, the internal capacity can be estimated in consideration of the pressure change in the gas phase part. It can be estimated more accurately.

請求項3に記載された発明によれば、請求項1又は2に記載された内容量推定装置を有しているので、装置を小型化することによりシステムを小型化することができるとともに、内容量を精度よく推定できる。   According to the invention described in claim 3, since the internal capacity estimation device described in claim 1 or 2 is provided, the system can be reduced in size by reducing the size of the device, and the contents The quantity can be estimated accurately.

本発明の内容量推定システムの一実施形態である車両燃料システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the vehicle fuel system which is one Embodiment of the internal capacity estimation system of this invention. 図1の車両燃料システムが有する液量推定装置の制御部の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the control part of the liquid quantity estimation apparatus which the vehicle fuel system of FIG. 1 has. 図2の制御部のメモリに格納された気相部容積関係情報の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the gaseous-phase part volume relationship information stored in the memory of the control part of FIG. 図1の車両燃料システムが有する液量推定装置の電磁コイルにおける、供給された交流電流の周波数と電流量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the frequency of the supplied alternating current, and the electric current amount in the electromagnetic coil of the liquid quantity estimation apparatus which the vehicle fuel system of FIG. 1 has. 図2の制御部のCPUが実行する本発明に係る処理(内容量推定処理)の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process (internal capacity estimation process) based on this invention which CPU of the control part of FIG. 2 performs. 図1の車両燃料システムの第1の変形例の構成の一部を示す図である。It is a figure which shows a part of structure of the 1st modification of the vehicle fuel system of FIG. 図1の車両燃料システムの第2の変形例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 2nd modification of the vehicle fuel system of FIG. 従来の燃料残量検出装置を示す図である。It is a figure which shows the conventional fuel residual amount detection apparatus. 従来の他の燃料残量検出装置を示す図である。It is a figure which shows the other conventional fuel remaining amount detection apparatus.

以下、本発明の内容量推定システムの一実施形態である車両燃料システムを、図1〜図5を参照して説明する。   Hereinafter, a vehicle fuel system which is an embodiment of the internal capacity estimation system of the present invention will be described with reference to FIGS.

以下に説明する車両燃料システムは、車両に搭載されて、液化石油ガス(LPG)を当該車両の燃料Fとして収容する燃料タンクを備えるとともに、当該燃料タンク内の燃料Fの液量(内容量)を推定するシステムである。   A vehicle fuel system described below includes a fuel tank that is mounted on a vehicle and stores liquefied petroleum gas (LPG) as fuel F of the vehicle, and a liquid amount (internal capacity) of the fuel F in the fuel tank. Is a system for estimating

LPGなどの液化ガスを燃料Fとして収容した燃料タンク内では、周囲温度により圧力が0.1MPa〜3MPa程度まで変化するので、上述した従来の燃料残量検出装置などにおいてはこのような非常に高い圧力に対抗して気体を押し込むための駆動力確保が困難であり、さらには、気化した燃料ガスが取り得る圧力範囲が広く、圧力計での測定において十分な分解能で測定することができず、そのため、液化ガスを燃料とした車両に用いるには不適当であった。そして、以下に説明する本発明の車両燃料システムは、このような課題を解決して、液化ガスを燃料とした車両に適したものである。   In the fuel tank containing liquefied gas such as LPG as the fuel F, the pressure changes from about 0.1 MPa to 3 MPa depending on the ambient temperature. It is difficult to ensure the driving force to push the gas against the pressure, and furthermore, the pressure range that the vaporized fuel gas can take is wide, and it can not be measured with sufficient resolution in the measurement with the pressure gauge, Therefore, it was unsuitable for use in vehicles using liquefied gas as fuel. And the vehicle fuel system of this invention demonstrated below solves such a subject and is suitable for the vehicle which used liquefied gas as fuel.

図1に示すように、車両燃料システム(図中、符号1で示す)は、容器としての燃料タンク10と、燃料タンク10内の燃料Fの液量を推定する内容量推定装置としての液量推定装置6と、を有している。   As shown in FIG. 1, a vehicle fuel system (indicated by reference numeral 1 in the drawing) includes a fuel tank 10 as a container and a liquid amount as an internal volume estimation device that estimates the liquid amount of fuel F in the fuel tank 10. And an estimation device 6.

燃料タンク10は、例えば、車両の床下などに配置されて、当該車両の燃料Fを収容する周知の車両部品であり、本実施形態においては、直方体の箱形状で容積100Lとなるように形成されている。   The fuel tank 10 is, for example, a well-known vehicle component that is disposed under the floor of a vehicle and accommodates the fuel F of the vehicle. In the present embodiment, the fuel tank 10 is formed in a rectangular parallelepiped box shape with a volume of 100 L. ing.

燃料タンク10の上壁10aには、図示しない車両の燃料充填口に接続されて、燃料供給スタンドなどから供給される燃料Fを燃料タンク10内に流入させるための流入管11と、この流入管11を開放及び閉塞する、電磁弁で構成された流入弁12と、が設けられている。燃料タンクの側壁10bの下端には、図示しない内燃機関に燃料Fを供給するためのインジェクション装置等に接続されて、燃料タンク10内の燃料Fを当該インジェクション装置等に向けて流出させる流出管13と、この流出管13を開放及び閉塞する、電磁弁で構成された流出弁14と、が設けられている。   The upper wall 10a of the fuel tank 10 is connected to a fuel filling port of a vehicle (not shown), and an inflow pipe 11 for allowing the fuel F supplied from a fuel supply stand or the like to flow into the fuel tank 10, and the inflow pipe And an inflow valve 12 composed of an electromagnetic valve that opens and closes 11. The lower end of the side wall 10b of the fuel tank is connected to an injection device or the like for supplying the fuel F to an internal combustion engine (not shown), and the outflow pipe 13 for allowing the fuel F in the fuel tank 10 to flow out toward the injection device or the like. And an outflow valve 14 configured by an electromagnetic valve for opening and closing the outflow pipe 13.

燃料タンク10内には、気化した燃料F等からなる気相部17と、液体状の燃料Fからなる液相部18と、が存在する。燃料タンク10内には、燃料Fが空の場合は気相部17のみ存在し、また、燃料Fが満量の場合でも若干の空間が設けられ、即ち、気相部17が存在する。   In the fuel tank 10, there are a gas phase portion 17 made of vaporized fuel F and the like, and a liquid phase portion 18 made of liquid fuel F. In the fuel tank 10, only the gas phase portion 17 exists when the fuel F is empty, and a slight space is provided even when the fuel F is full, that is, the gas phase portion 17 exists.

液量推定装置6は、気密シリンダ20と、第1連通部としての第1配管28と、第2連通部としての第2配管29と、流量規制部としてのオリフィス27と、ピストン30と、磁性部材としてのマグネット35と、磁力発生コイルとしての電磁コイル41と、電流供給手段としてのコイル電源部42と、電流量測定手段としての電流計43と、気相部温度測定手段としての温度センサ51と、制御部60と、を有している。   The liquid amount estimation device 6 includes an airtight cylinder 20, a first pipe 28 as a first communication part, a second pipe 29 as a second communication part, an orifice 27 as a flow rate control part, a piston 30, and a magnetic A magnet 35 as a member, an electromagnetic coil 41 as a magnetic force generating coil, a coil power source unit 42 as a current supply unit, an ammeter 43 as a current amount measuring unit, and a temperature sensor 51 as a gas phase temperature measuring unit And a control unit 60.

気密シリンダ20は、図1に示すように、燃料タンク10に近接して配置されており、本実施形態において、気密シリンダ20は、例えば、ステンレスなどの耐食性が高くかつ燃料Fの圧力にも耐えうる金属材料等を用いて、両端部が上壁部20a、下壁部20bで塞がれた円筒形状に形成されている。これにより、気密シリンダ20は、外部から内側空間が断絶(密閉)される。また、本実施形態において、気密シリンダ20の容積は2Lである。気密シリンダ20の上壁部20a、下壁部20bの内面には、後述するピストン30の移動範囲を規制するストッパ21、22が設けられている。   As shown in FIG. 1, the airtight cylinder 20 is disposed close to the fuel tank 10. In this embodiment, the airtight cylinder 20 has high corrosion resistance such as stainless steel and can withstand the pressure of the fuel F. Using a metal material that can be used, both ends are formed in a cylindrical shape closed by the upper wall portion 20a and the lower wall portion 20b. Thereby, as for the airtight cylinder 20, inner space is interrupted (sealed) from the exterior. Moreover, in this embodiment, the volume of the airtight cylinder 20 is 2L. On the inner surfaces of the upper wall portion 20a and the lower wall portion 20b of the hermetic cylinder 20, stoppers 21 and 22 for restricting the movement range of the piston 30 described later are provided.

また、気密シリンダ20には、上壁部20aから下壁部20bの間に当該気密シリンダ20と同軸に設けられた円柱状のガイド柱25が設けられている。このガイド柱25は、ピストン30が気密シリンダ20の軸方向(図中、上下方向)に移動するようにピストン30の移動方向をガイドする。また、このガイド柱25の両端には、ピストン30の移動を補助する一対のスプリング26が設けられている。この気密シリンダ20は、第1配管28、第2配管29によって燃料タンク10に接続されている。   In addition, the airtight cylinder 20 is provided with a columnar guide pillar 25 provided coaxially with the airtight cylinder 20 between the upper wall portion 20a and the lower wall portion 20b. The guide column 25 guides the moving direction of the piston 30 so that the piston 30 moves in the axial direction (vertical direction in the drawing) of the hermetic cylinder 20. A pair of springs 26 that assist the movement of the piston 30 are provided at both ends of the guide column 25. The hermetic cylinder 20 is connected to the fuel tank 10 by a first pipe 28 and a second pipe 29.

第1配管28は、その一端28aが、燃料タンク10の側壁10bの上端に接続され、他端28bが、気密シリンダ20の上壁部20aに接続されている。即ち、第1配管28は、気密シリンダ20の上壁部20a側にある後述の第1部分空間を気相部17に連通して接続している。第1配管28には、当該第1配管28を流れる気体の流量を規制するオリフィス27が設けられている。なお、オリフィス27を設ける代わりに第1配管28の一部又は全部を細径にして、第1配管28自身で流量を規制するように構成しても良い。   The first pipe 28 has one end 28 a connected to the upper end of the side wall 10 b of the fuel tank 10 and the other end 28 b connected to the upper wall portion 20 a of the airtight cylinder 20. That is, the first pipe 28 communicates and connects a first partial space, which will be described later, on the upper wall portion 20 a side of the hermetic cylinder 20 to the gas phase portion 17. The first pipe 28 is provided with an orifice 27 that regulates the flow rate of the gas flowing through the first pipe 28. Instead of providing the orifice 27, a part or the whole of the first pipe 28 may be formed with a small diameter so that the flow rate is regulated by the first pipe 28 itself.

第2配管29は、その一端29aが、第1配管28の一端28aに接続され、他端29bが、気密シリンダ20の下壁部20bに接続されている。即ち、第2配管29は、気密シリンダ20の下壁部20b側にある後述の第2部分空間を、第1配管28aの一端28aを経由して気相部17に連通して接続している。   The second pipe 29 has one end 29 a connected to one end 28 a of the first pipe 28 and the other end 29 b connected to the lower wall portion 20 b of the airtight cylinder 20. That is, the second pipe 29 connects a second partial space, which will be described later, on the lower wall portion 20b side of the hermetic cylinder 20 to communicate with the gas phase portion 17 via one end 28a of the first pipe 28a. .

つまり、気密シリンダ20は、第1配管28及び第2配管29を通じて燃料タンク10の上部、即ち、燃料タンク10内の気相部17に連通して接続されている。これにより、気密シリンダ20には、気相部17と同じ気体が充填される。   That is, the airtight cylinder 20 is connected to the upper part of the fuel tank 10, that is, the gas phase part 17 in the fuel tank 10 through the first pipe 28 and the second pipe 29. Thereby, the airtight cylinder 20 is filled with the same gas as the gas phase portion 17.

ピストン30は、例えば、ステンレスなどの耐食性の高い金属からなり、ピストン本体部31と、それに一体に形成された一対のフランジ部32a、32bと、を有している。   The piston 30 is made of, for example, a metal having high corrosion resistance such as stainless steel, and includes a piston main body portion 31 and a pair of flange portions 32a and 32b formed integrally therewith.

ピストン本体部31は、気密シリンダ20より小径の円柱形状に形成されている。このピストン本体部31の両端には、気密シリンダ20の内部空間における横断面形状の径より僅かに小さい径となる一対のフランジ部32a、32bが設けられている。ピストン本体部31は、軸芯に沿ってガイド柱25と略同一径の貫通孔が設けられており、この貫通孔にガイド柱25が挿入されている。これにより、ピストン本体部31は、気密シリンダ20内に当該気密シリンダ20と同軸に収容されて、フランジ部32a、32bが、気密シリンダ20の上壁部20a、下壁部20bに平行に配置されている。フランジ部32a、32bの外縁と気密シリンダ20の周壁20cの内面との間には、互いの接触を避けるための僅かな隙間が設けられている。ピストン本体部31は、気密シリンダ20に、その軸方向(図1の上下方向)に往復移動可能に収容されている。   The piston body 31 is formed in a cylindrical shape having a smaller diameter than the airtight cylinder 20. A pair of flange portions 32 a and 32 b having a diameter slightly smaller than the diameter of the cross-sectional shape in the internal space of the airtight cylinder 20 are provided at both ends of the piston main body 31. The piston main body 31 is provided with a through hole having substantially the same diameter as the guide column 25 along the axis, and the guide column 25 is inserted into the through hole. Thereby, the piston main body 31 is accommodated in the airtight cylinder 20 coaxially with the airtight cylinder 20, and the flange portions 32a and 32b are arranged in parallel to the upper wall portion 20a and the lower wall portion 20b of the airtight cylinder 20. ing. A slight gap is provided between the outer edges of the flange portions 32 a and 32 b and the inner surface of the peripheral wall 20 c of the airtight cylinder 20 to avoid mutual contact. The piston main body 31 is accommodated in the airtight cylinder 20 so as to be capable of reciprocating in the axial direction (vertical direction in FIG. 1).

ピストン30は、気密シリンダ20内の内部空間を2つの部分空間に区画している。これら2つの部分空間のうち一方は、気密シリンダ20の上壁部20a側に配置された第1部分空間23であり、他方は、気密シリンダ20の下壁部20b側に配置された第2部分空間24である。これら第1部分空間23と第2部分空間24とは、上述した第1配管28、第2配管29を通じて互いに連通されている。   The piston 30 divides the internal space in the airtight cylinder 20 into two partial spaces. One of these two partial spaces is a first partial space 23 arranged on the upper wall portion 20a side of the hermetic cylinder 20, and the other is a second portion arranged on the lower wall portion 20b side of the hermetic cylinder 20. Space 24. The first partial space 23 and the second partial space 24 communicate with each other through the first pipe 28 and the second pipe 29 described above.

つまり、第1部分空間23と第2部分空間24との間は互いに連通されているので、これら第1部分空間23と第2部分空間24との間に圧力差(気圧差)があった場合でも、時間経過により第1部分空間23と第2部分空間24との間で気体が移動して、当該圧力差は無くなる、又は、小さくなる。   That is, since the first partial space 23 and the second partial space 24 are in communication with each other, there is a pressure difference (atmospheric pressure difference) between the first partial space 23 and the second partial space 24. However, the gas moves between the first partial space 23 and the second partial space 24 over time, and the pressure difference disappears or becomes smaller.

マグネット35は、外径が一対のフランジ部32a、32bの径と同一又は小さくかつ内径がピストン本体部31の外径と略同一の環状(円筒形状)に形成されている。マグネット35は、その内側にピストン本体部31が挿通されるとともに一対のフランジ部32a、32bに挟持された状態でピストン30に固定して取り付けられている。これにより、マグネット35の移動に伴って、ピストン30が移動する。   The magnet 35 is formed in an annular shape (cylindrical shape) whose outer diameter is the same as or smaller than the diameter of the pair of flange portions 32 a and 32 b and whose inner diameter is substantially the same as the outer diameter of the piston body portion 31. The magnet 35 is fixedly attached to the piston 30 in a state where the piston main body 31 is inserted through the magnet 35 and is sandwiched between the pair of flange portions 32a and 32b. Thereby, the piston 30 moves with the movement of the magnet 35.

電磁コイル41は、略円筒状に形成されており、気密シリンダ20の周壁20cの外面に当該気密シリンダ20と同軸に固定して設けられている。電磁コイル41は、後述するコイル電源部42によって電流が供給されると、ピストン30に設けられたマグネット35に磁力を及ぼすように配置されている。   The electromagnetic coil 41 is formed in a substantially cylindrical shape, and is provided on the outer surface of the peripheral wall 20 c of the hermetic cylinder 20 so as to be coaxial with the hermetic cylinder 20. The electromagnetic coil 41 is disposed so as to exert a magnetic force on the magnet 35 provided on the piston 30 when a current is supplied from a coil power source 42 described later.

コイル電源部42は、任意の波形、周波数、電圧等の交流電力(即ち、交流電流)を出力可能な周知の交流電源装置であって、後述する電流計43を介して、電磁コイル41に正弦波交流電流を供給可能に接続されている。なお、コイル電源部42が供給する交流電流は、矩形波交流電流であってもよい。また、コイル電源部42は、後述する制御部60に電気的に接続されており、当該制御部60からの制御信号に応じた周波数の電流を電磁コイル41に供給する。   The coil power supply unit 42 is a known AC power supply device that can output AC power (that is, AC current) such as an arbitrary waveform, frequency, voltage, and the like, and sine is supplied to the electromagnetic coil 41 via an ammeter 43 described later. It is connected so that a wave alternating current can be supplied. Note that the alternating current supplied by the coil power supply unit 42 may be a rectangular wave alternating current. The coil power supply unit 42 is electrically connected to a control unit 60 described later, and supplies a current having a frequency corresponding to a control signal from the control unit 60 to the electromagnetic coil 41.

コイル電源部42によって交流電流が供給されると、電磁コイル41は、マグネット35(即ち、ピストン30)を、交流電流の向きに応じて上壁部20aに近づく方向、及び、下壁部20bに近づく方向に向けて往復移動させる磁力を発生する。そして、この磁力によってピストン30が上壁部20aに近づく方向に移動されると第1部分空間23が小さくなって、第1部分空間23の気体が第1配管28を通じて気相部17に移動しようとするもののオリフィス27によって移動が規制されて、第1部分空間23の圧力が高まる。また、ピストン30が下壁部20bに近づく方向に移動されると第2部分空間24が小さくなって、当該第2部分空間24(即ち、気密シリンダ20)の気体が気相部17に押し込まれて、気相部17の圧力が高まる。   When an alternating current is supplied by the coil power supply unit 42, the electromagnetic coil 41 causes the magnet 35 (that is, the piston 30) to move toward the upper wall portion 20a according to the direction of the alternating current and to the lower wall portion 20b. A magnetic force that reciprocates toward the approaching direction is generated. When the piston 30 is moved in the direction approaching the upper wall portion 20a by this magnetic force, the first partial space 23 becomes smaller, and the gas in the first partial space 23 will move to the gas phase portion 17 through the first pipe 28. However, the movement is restricted by the orifice 27, and the pressure in the first partial space 23 is increased. Further, when the piston 30 is moved in a direction approaching the lower wall portion 20b, the second partial space 24 becomes smaller, and the gas in the second partial space 24 (that is, the airtight cylinder 20) is pushed into the gas phase portion 17. Thus, the pressure in the gas phase portion 17 is increased.

電流計43は、周知の交流電流計であって、コイル電源部42と電磁コイル41との間に設けられており、これらコイル電源部42から電磁コイル41に供給された電流量(例えば、実効値)を測定する。電流計43は、後述する制御部60に電気的に接続されており、測定した電流量に応じた電気信号を制御部60に出力する。   The ammeter 43 is a known alternating current ammeter and is provided between the coil power supply unit 42 and the electromagnetic coil 41, and the amount of current (for example, effective) supplied from the coil power supply unit 42 to the electromagnetic coil 41. Value). The ammeter 43 is electrically connected to a control unit 60 described later, and outputs an electrical signal corresponding to the measured current amount to the control unit 60.

温度センサ51は、例えば、サーミスタや熱電対などで構成されて、燃料タンク10の上壁10aに設けられており、気相部17の温度を測定する。温度センサ51は、後述する制御部60に電気的に接続されており、測定した気相部17の温度に応じた電気信号を制御部60に出力する。   The temperature sensor 51 is composed of, for example, a thermistor or a thermocouple, and is provided on the upper wall 10a of the fuel tank 10, and measures the temperature of the gas phase portion 17. The temperature sensor 51 is electrically connected to a control unit 60 described later, and outputs an electrical signal corresponding to the measured temperature of the gas phase unit 17 to the control unit 60.

制御部60は、図2に示すように、周知の組み込み機器用のマイクロコンピュータ61などで構成されている、このマイクロコンピュータ61は、中央演算処理装置(CPU)62と、ROM(Read Only Memory)63と、RAM(Random Access Memory)64と、メモリ65と、を備えている。   As shown in FIG. 2, the control unit 60 includes a microcomputer 61 for a known embedded device. The microcomputer 61 includes a central processing unit (CPU) 62 and a ROM (Read Only Memory). 63, a RAM (Random Access Memory) 64, and a memory 65.

CPU62は、車両燃料システム1における各種制御を司り、ROM63に記憶されている各種制御プログラムにしたがって本実施形態に係る制御を含む各種の処理を実行する。   The CPU 62 controls various controls in the vehicle fuel system 1 and executes various processes including control according to the present embodiment in accordance with various control programs stored in the ROM 63.

ROM63は、前記制御プログラムやこの制御プログラムに参照されるパラメータなどの各種情報を記憶している。特に、ROM63は、CPU62を、周波数変化手段、内容量推定手段、などの各種手段として機能させるための制御プログラムを記憶している。そして、CPU62は、この制御プログラムを実行することで前述した各種手段として機能する。RAM64は、CPU62が各種の処理を実行する上において必要なデータ、プログラム等が適宜記憶される。   The ROM 63 stores various information such as the control program and parameters referred to by the control program. In particular, the ROM 63 stores a control program for causing the CPU 62 to function as various means such as frequency changing means and internal capacity estimating means. And CPU62 functions as various means mentioned above by running this control program. The RAM 64 appropriately stores data, programs, and the like necessary for the CPU 62 to execute various processes.

メモリ65は、例えば、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)やフラッシュメモリなどの電源断となってもデータを保持できる不揮発性のメモリで構成されている。このメモリ65には、後述する内容量推定処理で用いられる数式やパラメータ、(燃料タンク10の容積VTなど)等の各種情報が記憶されている。   The memory 65 is composed of a nonvolatile memory that can retain data even when the power is cut off, such as an EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM) or a flash memory. The memory 65 stores various types of information such as mathematical formulas and parameters used in the internal capacity estimation process described later (volume VT of the fuel tank 10 and the like).

また、制御部60のマイクロコンピュータ61が備えるメモリ65には、図3に一例を示すように、気相部17の温度(気相部温度T1)毎に、電磁コイル41に交流電流を供給することにより気密シリンダ20内でピストン30を往復移動(振動)させたときの共振周波数fsと、気相部容積VAと、の関係を示す気相部容積関係情報J1が格納されている。   Further, as shown in an example in FIG. 3, an alternating current is supplied to the electromagnetic coil 41 to the memory 65 included in the microcomputer 61 of the control unit 60 for each temperature of the gas phase unit 17 (gas phase temperature T1). Thus, gas phase volume relationship information J1 indicating the relationship between the resonance frequency fs when the piston 30 is reciprocated (vibrated) in the hermetic cylinder 20 and the gas phase volume VA is stored.

ここで、気相部容積関係情報J1について説明する。   Here, the vapor phase volume related information J1 will be described.

電磁コイル41に交流電流を供給することにより生じた磁力によって気密シリンダ20内でピストン30が往復移動されるところ、電磁コイル41に供給された交流電流により磁力が生じてピストン30が一方向に移動されると第1配管28、第2配管29を通じて2つの部分空間(第1部分空間23、第2部分空間24)の間を気体が移動しようとするが、オリフィス27によって配管を流れる気体の流量が規制されているため一方の部分空間の圧力が変化して他方の部分空間より高くなり、そして、交流電流の向きが変わると、当該一方の部分空間の圧力及び電磁コイル41の磁力によりピストン30が他方向に移動されて、他方の部分空間の圧力が変化して前記一方の部分空間より高くなる。以降、この状態を繰り返して、ピストン30は往復移動(即ち、振動)される。この状態において、ピストン30は電磁コイル41の磁力及び各部分空間の圧力を受けることになるが、当該磁力の変動状態と当該圧力の変動状態とが一致したとき、ピストン30の振動周波数と交流電流の周波数とが一致して共振状態となる。   When the piston 30 is reciprocated in the hermetic cylinder 20 by the magnetic force generated by supplying an alternating current to the electromagnetic coil 41, the magnetic force is generated by the alternating current supplied to the electromagnetic coil 41 and the piston 30 moves in one direction. Then, the gas tries to move between the two partial spaces (the first partial space 23 and the second partial space 24) through the first pipe 28 and the second pipe 29, but the flow rate of the gas flowing through the pipe through the orifice 27 Therefore, if the pressure in one partial space is changed to be higher than that in the other partial space and the direction of the alternating current is changed, the pressure of the one partial space and the magnetic force of the electromagnetic coil 41 change the piston 30. Is moved in the other direction, the pressure in the other partial space changes and becomes higher than the one partial space. Thereafter, by repeating this state, the piston 30 is reciprocated (that is, vibrated). In this state, the piston 30 receives the magnetic force of the electromagnetic coil 41 and the pressure of each partial space. When the fluctuation state of the magnetic force coincides with the fluctuation state of the pressure, the vibration frequency and the alternating current of the piston 30 are changed. The frequency of the frequency coincides with that of the resonance state.

換言すると、ピストン30のフランジ部32a側には、第1部分空間23(「空間A」とする)が存在し、ピストン30のフランジ部32b側には、第2部分空間24及び気相部17(「空間B」とする)が存在し、これら空間A及び空間Bは、オリフィス27で仕切られているため、ピストン30の移動に伴う気体の移動に関しては互いに独立した空間とみなすことができる。そのため、ピストンの往復移動に伴って、空間A内の気体及び空間B内の気体が交互に圧縮されてばねのように機能する。そして、交流電流が特定の周波数となったとき、電磁コイル41の磁力に上記空間A及び空間Bによる弾性力が相乗されて、ピストン30が高効率で往復移動する共振状態が生じる。そして、気相部17の大きさが変化すると、空間Bの大きさが変化して、空間Bの弾性力が変化するので、上記共振状態が生じる周波数が変化する。   In other words, the first partial space 23 (referred to as “space A”) exists on the flange portion 32 a side of the piston 30, and the second partial space 24 and the gas phase portion 17 exist on the flange portion 32 b side of the piston 30. (Referred to as “space B”), and these space A and space B are partitioned by the orifice 27, so that the movement of the gas accompanying the movement of the piston 30 can be regarded as independent spaces. Therefore, as the piston reciprocates, the gas in the space A and the gas in the space B are alternately compressed and function like a spring. And when an alternating current becomes a specific frequency, the elastic force by the space A and the space B is combined with the magnetic force of the electromagnetic coil 41, and a resonance state in which the piston 30 reciprocates with high efficiency occurs. And if the magnitude | size of the gaseous-phase part 17 changes, since the magnitude | size of the space B will change and the elastic force of the space B will change, the frequency which the said resonance state produces will change.

また、ピストン30の移動によって気密シリンダ20内の気体が容器の気相部17(即ち、当該気相部に連通された2つの部分空間)に押し込まれたとき、気相部容積VAが小さいほど、気体押し込み後の気相部17の圧力が高くなり、気相部17の圧力が高いほど、ピストン30の移動に対する反発力(弾性力)が大きくなり、ピストン30の移動に対する反発力が大きいほど、ピストン30の振幅が小さくなって当該ピストン30の振動する周波数が高くなる。つまり、ピストン30は、気相部容積VAが小さいほど、高い周波数で共振状態となる。そして、この共振状態においては、図4に示すように、電磁コイル41におけるピストン移動負荷が小さくなって当該電磁コイル41に供給される電流量Iが最小となる。   Further, when the gas in the hermetic cylinder 20 is pushed into the gas phase portion 17 (that is, two partial spaces communicated with the gas phase portion) by the movement of the piston 30, the smaller the gas phase portion volume VA is, the smaller the gas phase portion volume VA is. The pressure of the gas phase portion 17 after the gas is pushed in becomes higher. The higher the pressure of the gas phase portion 17, the larger the repulsive force (elastic force) with respect to the movement of the piston 30, and the larger the repulsive force with respect to the movement of the piston 30. The amplitude of the piston 30 is reduced and the frequency at which the piston 30 vibrates is increased. That is, the piston 30 is in a resonance state at a higher frequency as the gas phase portion volume VA is smaller. In this resonance state, as shown in FIG. 4, the piston moving load in the electromagnetic coil 41 is reduced, and the amount of current I supplied to the electromagnetic coil 41 is minimized.

このことから、電磁コイル41に交流電流を供給するとともにその周波数fをスイープしながら電流量Iを測定することで、電流量Iが最小となる周波数を共振周波数fsとして取得できるとともに、この共振周波数fsは、ピストン30の移動に伴う気相部17の圧力変化に応じた値となる。つまり、気相部容積VAに応じて共振状態が生じる周波数fsが変化するので、気相部容積VAは、この共振周波数fsと関係を有する。   From this, by supplying an alternating current to the electromagnetic coil 41 and measuring the current amount I while sweeping the frequency f, the frequency at which the current amount I is minimized can be obtained as the resonance frequency fs. fs is a value corresponding to the pressure change of the gas phase portion 17 accompanying the movement of the piston 30. That is, since the frequency fs at which the resonance state occurs depends on the gas phase volume VA, the gas phase volume VA has a relationship with the resonance frequency fs.

また、気相部17の圧力は、気相部17の温度に応じて変化するので、共振周波数fsについても気相部17の温度(気相部温度T1)に応じて変化する。つまり、気相部容積VAは、気相部温度T1と関係を有する。   Further, since the pressure of the gas phase portion 17 changes according to the temperature of the gas phase portion 17, the resonance frequency fs also changes according to the temperature of the gas phase portion 17 (gas phase temperature T1). That is, the gas phase volume VA has a relationship with the gas phase temperature T1.

この気相部容積関係情報J1は、予備計測やシミュレーションなどによって求めたデータテーブルや関数などであり、本実施形態では、気相部容積関係情報J1には、図3に模式的に示すように、気相部温度T1毎(たとえば、1.0℃毎、図3においては、一例として、T1=20℃、25℃の場合を示している)に、共振周波数fsと気相部容積VAとの関係を示す情報が含まれている。なお、図3に示す気相部容積関係情報J1は一例であって、ピストン30やスプリング26、シリンダ30内の気体等における種々の特性などを考慮して、システムに応じて適宜設定される。   The gas phase volume relation information J1 is a data table or function obtained by preliminary measurement or simulation. In this embodiment, the gas phase volume information J1 is schematically shown in FIG. For each gas phase temperature T1 (for example, every 1.0 ° C., in FIG. 3, as an example, the case of T1 = 20 ° C. and 25 ° C. is shown) The information indicating the relationship is included. Note that the gas phase volume relationship information J1 shown in FIG. 3 is an example, and is appropriately set according to the system in consideration of various characteristics of the piston 30, the spring 26, the gas in the cylinder 30, and the like.

また、マイクロコンピュータ61は、図示しないインタフェース部を備えている。このインタフェース部は、コイル電源部42、電流計43、及び、温度センサ51と、CPU62と、を接続しており、これら間での各種信号の送受を可能としている。   Further, the microcomputer 61 includes an interface unit (not shown). This interface unit connects the coil power source unit 42, the ammeter 43, the temperature sensor 51, and the CPU 62, and allows various signals to be transmitted and received among them.

また、図示していないが、インタフェース部は、上述した流入弁12及び流出弁14と、CPU62と、をさらに接続しており、CPU62は、例えば、後述する内容量推定処理実行中は、流入管11及び流出管13を閉塞するように流入弁12及び流出弁14を制御して、燃料タンク10内の圧力が漏出しないようにするなど、必要に応じて、流入弁12及び流出弁14を制御して、流入管11及び流出管13を開放及び閉塞する。また、インタフェース部は、車両に設けられた図示しない燃料計と、CPU62と、をさらに接続しており、CPU62は、推定した燃料Fの液量を当該燃料計に表示させる。   Although not shown, the interface unit further connects the above-described inflow valve 12 and outflow valve 14 to the CPU 62. For example, the CPU 62 performs an inflow pipe during execution of the internal capacity estimation process described later. 11 and the outflow pipe 13 are controlled so that the pressure in the fuel tank 10 is not leaked by controlling the inflow valve 12 and the outflow valve 14 as necessary. Then, the inflow pipe 11 and the outflow pipe 13 are opened and closed. The interface unit further connects a fuel gauge (not shown) provided in the vehicle and the CPU 62, and the CPU 62 displays the estimated amount of fuel F on the fuel gauge.

次に、上述したCPU62が実行する本発明に係る処理(内容量推定処理)の一例を、図5に示すフローチャートを参照して説明する。   Next, an example of processing (internal capacity estimation processing) according to the present invention executed by the CPU 62 described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

車両のイグニッションスイッチがオンされると、車両燃料システム1に電源が供給されて制御部60のCPU62が動作を開始し、CPU62は、所定の初期化処理を実行する。そして、CPU62は、初期化処理が終了した後に、例えば、一定周期などの所定のタイミングで、図5のフローチャートに示すステップS110に進む。   When the ignition switch of the vehicle is turned on, power is supplied to the vehicle fuel system 1 and the CPU 62 of the control unit 60 starts to operate, and the CPU 62 executes a predetermined initialization process. Then, after the initialization process is completed, the CPU 62 proceeds to step S110 shown in the flowchart of FIG. 5 at a predetermined timing such as a fixed period.

ステップS110では、温度センサ51から出力された電気信号に基づいて、温度センサ51によって測定された気相部17の温度(気相部温度T1)を取得する。そして、ステップS120に進む。   In step S110, based on the electric signal output from the temperature sensor 51, the temperature of the gas phase part 17 (gas phase temperature T1) measured by the temperature sensor 51 is acquired. Then, the process proceeds to step S120.

ステップS120では、ピストン30を気密シリンダ20内で往復移動させるための制御信号を、コイル電源部42に送出する。コイル電源部42は、受信した制御信号に応じて電磁コイル41に所定の開始周波数(例えば、10Hz)の交流電流を供給する。電磁コイル41は、コイル電源部42から上記電流を供給されると、ピストン30を往復移動させる磁力を発生させる。なお、コイル電源部42は、この内容量推定処理において、一定振幅の交流電圧を電磁コイル41に印加することにより、当該電磁コイル41に交流電流を供給する。ピストン30は、電磁コイル41の発生した磁力によって気密シリンダ20内を往復移動する。   In step S <b> 120, a control signal for reciprocating the piston 30 in the airtight cylinder 20 is sent to the coil power supply unit 42. The coil power supply unit 42 supplies an alternating current having a predetermined start frequency (for example, 10 Hz) to the electromagnetic coil 41 according to the received control signal. When the current is supplied from the coil power source 42, the electromagnetic coil 41 generates a magnetic force that causes the piston 30 to reciprocate. The coil power supply unit 42 supplies an alternating current to the electromagnetic coil 41 by applying an alternating voltage having a constant amplitude to the electromagnetic coil 41 in the internal capacity estimation process. The piston 30 reciprocates in the hermetic cylinder 20 by the magnetic force generated by the electromagnetic coil 41.

ステップS130では、電磁コイル41に供給されている交流電流の周波数が所定の終了周波数(例えば、1200Hz)に到達したか否かを判定して、終了周波数に到達していれば、周波数スイープが終了したものとして、ステップS160に進み(S130でY)、終了周波数に到達していなければ、周波数スイープの途中であるものとして、ステップS140に進む(S130でN)。   In step S130, it is determined whether or not the frequency of the alternating current supplied to the electromagnetic coil 41 has reached a predetermined end frequency (for example, 1200 Hz). If the end frequency has been reached, the frequency sweep ends. As a result, the process proceeds to step S160 (Y in S130). If the end frequency has not been reached, the process proceeds to step S140 (N in S130) assuming that the frequency sweep is in progress.

ステップS140では、電流計43から出力された電気信号に基づいて、電流計によって測定された電流量I(実効値)を取得して、現在の交流電流の周波数fと関連づけて、順次RAM64に記憶する。そして、ステップS150に進む。   In step S140, the current amount I (effective value) measured by the ammeter is acquired based on the electrical signal output from the ammeter 43, and is sequentially stored in the RAM 64 in association with the current frequency f of the alternating current. To do. Then, the process proceeds to step S150.

ステップS150では、電磁コイル41に供給されている交流電流の周波数を所定幅で高めるための制御信号を、コイル電源部42に送出する。コイル電源部42は、受信した制御信号に応じて電磁コイル41に現在の周波数に所定倍率(例えば、1.05倍)を乗じた周波数の交流電流を供給する。これにより、電磁コイル41に供給される交流電流の周波数fは、低い周波数から徐々に高い周波数に変化する。そして、ステップS130に戻る。   In step S150, a control signal for increasing the frequency of the alternating current supplied to the electromagnetic coil 41 by a predetermined width is sent to the coil power supply unit. The coil power supply unit 42 supplies an alternating current having a frequency obtained by multiplying the current frequency by a predetermined magnification (for example, 1.05 times) to the electromagnetic coil 41 in accordance with the received control signal. Thereby, the frequency f of the alternating current supplied to the electromagnetic coil 41 gradually changes from a low frequency to a high frequency. Then, the process returns to step S130.

ステップS160では、ピストン30の共振周波数fsを検出する。具体的には、RAM64に記憶された電流量Iのうち最小値のものをサーチするとともに、この最小値の電流量Iに関連づけられた周波数fを、共振周波数fsとして検出する。そして、ステップS170に進む。   In step S160, the resonance frequency fs of the piston 30 is detected. Specifically, the current value I stored in the RAM 64 is searched for the minimum value, and the frequency f associated with the minimum current value I is detected as the resonance frequency fs. Then, the process proceeds to step S170.

ステップS170では、ステップS160で検出した共振周波数fs、及び、ステップS110で測定した気相部17の温度に基づいて、燃料タンク10の容積VTのうち気相部17に対応する部分の容積(気相部容積VAという)を取得する。具体的には、気相部容積関係情報J1のうち気相部温度T1により特定される共振周波数fsと気相部容積VAとの関係を示すグラフに、共振周波数fsを当てはめることによって、気相部容積VAを取得する。   In step S170, based on the resonance frequency fs detected in step S160 and the temperature of the gas phase portion 17 measured in step S110, the volume (gas volume) of the portion corresponding to the gas phase portion 17 in the volume VT of the fuel tank 10 is determined. Phase volume VA). Specifically, by applying the resonance frequency fs to the graph showing the relationship between the resonance frequency fs specified by the gas phase temperature T1 in the gas phase volume relationship information J1 and the gas phase volume VA, the gas phase The volume VA is acquired.

気相部容積VAの取得の一例を示すと、気相部温度T1が20.0℃、共振周波数fsが150Hzのとき、図3の気相部容積関係情報J1から、T1=20.0℃のときにおける共振周波数fsと気相部容積VAとの関係を示すグラフを特定して、このグラフに共振周波数fs=150Hzを当てはめて、気相部容積VA=25Lを取得する。そして、ステップS180に進む。   An example of obtaining the gas phase volume VA is as follows. When the gas phase temperature T1 is 20.0 ° C. and the resonance frequency fs is 150 Hz, T1 = 20.0 ° C. from the gas phase volume information J1 in FIG. A graph showing the relationship between the resonance frequency fs and the gas phase volume VA at this time is specified, and the resonance frequency fs = 150 Hz is applied to this graph to obtain the gas phase volume VA = 25L. Then, the process proceeds to step S180.

ステップS180では、メモリ65に記憶された燃料タンク10内の容積VTからステップS170で取得した算出した気相部容積VAを差し引くことにより、当該燃料タンク10の容積VTのうち液相部18に対応する部分の容積VL(以下、液相部容積VLという)を算出する。この液相部容積VLは、即ち、燃料タンク10内の燃料Fの液量VLである。そして、車両に搭載された図示しない燃料計に、液量VLを表示するための信号を送出する。そして、本フローチャートの処理を終了する。   In step S180, the gas phase volume VA calculated in step S170 is subtracted from the volume VT in the fuel tank 10 stored in the memory 65, thereby corresponding to the liquid phase portion 18 in the volume VT of the fuel tank 10. The volume VL (hereinafter referred to as the liquid phase volume VL) of the portion to be calculated is calculated. This liquid phase portion volume VL is the liquid amount VL of the fuel F in the fuel tank 10. Then, a signal for displaying the liquid amount VL is sent to a fuel gauge (not shown) mounted on the vehicle. And the process of this flowchart is complete | finished.

上述したステップS160が、請求項中の共振周波数検出手段に相当し、ステップS170、S180が、請求項中の内容量推定手段に相当する。   Step S160 described above corresponds to the resonance frequency detection means in the claims, and steps S170 and S180 correspond to the content capacity estimation means in the claims.

次に、上述した車両燃料システム1における本発明に係る動作例について説明する。   Next, an operation example according to the present invention in the above-described vehicle fuel system 1 will be described.

車両のイグニッションスイッチがオンされると、車両燃料システム1は動作を開始して、周期的(例えば、1分毎)に燃料タンク10内の燃料Fの液量VLの推定を行う。   When the ignition switch of the vehicle is turned on, the vehicle fuel system 1 starts operation and estimates the liquid amount VL of the fuel F in the fuel tank 10 periodically (for example, every minute).

この液量VLの推定において、まず、気相部17の温度(気相部温度T1)を測定した後、電磁コイル41に所定の開始周波数の交流電流を供給して、この交流電流の周波数fを所定の終了周波数まで徐々に上げていくと同時に、電磁コイル41に供給された電流量Iを測定して、周波数に関連づけてRAM64に記憶する(S120、S130でN、S140、S150)。   In the estimation of the liquid volume VL, first, after measuring the temperature of the gas phase portion 17 (gas phase temperature T1), an alternating current having a predetermined start frequency is supplied to the electromagnetic coil 41, and the frequency f of the alternating current is determined. Is gradually increased to a predetermined end frequency, and at the same time, the amount of current I supplied to the electromagnetic coil 41 is measured and stored in the RAM 64 in association with the frequency (N in S120, S130, S140, S150).

そして、交流電流の周波数fが上記終了周波数まで到達したのち(S130でY)、RAM64に記憶した電流量Iのうち最小値のものを検出すると共に、当該最小値の電流量Iに関連づけられた周波数を、共振周波数fsとして検出する(S160)。   Then, after the frequency f of the alternating current reaches the above end frequency (Y in S130), the minimum amount of the current amount I stored in the RAM 64 is detected and associated with the minimum amount of current I. The frequency is detected as the resonance frequency fs (S160).

そして、メモリ65に記憶された複数の気相部容積関係情報J1から気相部温度T1における共振周波数fsと気相部容積VAとの関係を示すグラフを選択して、このグラフに共振周波数fsを当てはめて気相部容積VAを取得する(S170)。そして、この気相部容積VAを燃料タンク10の容積VTから差し引くことで液相部容積VLを算出して、この液相部容積VLを、燃料タンク10内の燃料Fの液量VLとして、燃料計に表示する(S180)。   A graph indicating the relationship between the resonance frequency fs at the gas phase temperature T1 and the gas phase volume VA is selected from the plurality of gas phase volume relationship information J1 stored in the memory 65, and the resonance frequency fs is selected in this graph. To obtain the gas phase volume VA (S170). Then, the liquid phase part volume VL is calculated by subtracting the gas phase part volume VA from the volume VT of the fuel tank 10, and this liquid phase part volume VL is set as the liquid amount VL of the fuel F in the fuel tank 10. Displayed on the fuel gauge (S180).

次に、車両燃料システム1における燃料タンク10内の燃料Fの液量VLの推定例を示す。   Next, an estimation example of the liquid amount VL of the fuel F in the fuel tank 10 in the vehicle fuel system 1 will be shown.

燃料タンク10の容積VTが100Lであり、上述した内容量推定処理において、気相部温度T1が25.0℃、共振周波数fs=30Hzだったものとする。   It is assumed that the volume VT of the fuel tank 10 is 100 L, and the gas phase temperature T1 is 25.0 ° C. and the resonance frequency fs = 30 Hz in the above-described internal volume estimation process.

このとき、図3に示す気相部容積関係情報J1からT1=25.0℃のグラフが選択される。そして、この選択されたグラフに共振周波数fs=30Hzを当てはめると、気相部容積VAが70Lとして取得される。そして、この気相部容積VAを燃料タンク10の容積VTから差し引くと、液相部容積VL、即ち、燃料タンク10内の燃料Fの液量VLは、
VL=100−70=30L
となる。このようにして、燃料タンク10内の燃料Fの液量VLを推定する。
At this time, a graph of T1 = 25.0 ° C. is selected from the gas phase volume related information J1 shown in FIG. When the resonance frequency fs = 30 Hz is applied to the selected graph, the gas phase volume VA is acquired as 70L. When this gas phase volume VA is subtracted from the volume VT of the fuel tank 10, the liquid phase volume VL, that is, the liquid amount VL of the fuel F in the fuel tank 10 is
VL = 100-70 = 30L
It becomes. In this way, the liquid amount VL of the fuel F in the fuel tank 10 is estimated.

本実施形態の車両燃料システム1は、燃料タンク10と、燃料タンク10内にある燃料Fの液量VLを推定する液量推定装置6と、を有している。液量推定装置6は、気密シリンダ20と、気密シリンダ20内に往復移動可能に設けられたピストン30と、気密シリンダ20内におけるピストン30で区画された2つの部分空間のうち一方の第1部分空間23を気相部17に連通して接続する第1配管28と、他方の第2部分空間を気相部17に連通して接続する第2配管29と、第1配管28を流れる気体の流量を規制するオリフィス27と、ピストン30に固定して設けられたマグネット35と、マグネット35に磁力を及ぼすように気密シリンダ20に固定して設けられた電磁コイル41と、気密シリンダ20内でピストン30を往復移動させる磁力を発生させる交流電流を電磁コイル41に供給するコイル電源部42と、気相部17の温度(気相部温度T1)を測定する温度センサ51と、ピストン30の往復移動と交流電流との共振周波数fsを検出する共振周波数検出手段としてのCPU62と、CPU62によって検出された共振周波数fs、及び、温度センサ51によって測定された気相部温度T1に基づいて、燃料タンク10の液量VLを測定する内容量推定手段としてのCPU62と、を有している。   The vehicle fuel system 1 according to this embodiment includes a fuel tank 10 and a liquid amount estimation device 6 that estimates a liquid amount VL of fuel F in the fuel tank 10. The liquid amount estimation device 6 includes a hermetic cylinder 20, a piston 30 that can be reciprocated in the hermetic cylinder 20, and a first part of one of two partial spaces defined by the piston 30 in the hermetic cylinder 20. A first pipe 28 connecting the space 23 to the gas phase part 17 and connecting it, a second pipe 29 connecting the other second partial space to the gas phase part 17 and connecting it, and a gas flowing through the first pipe 28 An orifice 27 for regulating the flow rate, a magnet 35 fixed to the piston 30, an electromagnetic coil 41 fixed to the hermetic cylinder 20 so as to exert a magnetic force on the magnet 35, and a piston in the hermetic cylinder 20 A coil power supply unit 42 that supplies an alternating current that generates a magnetic force that reciprocates 30 to the electromagnetic coil 41, and a temperature sensor that measures the temperature of the gas phase unit 17 (gas phase temperature T1). 51, a CPU 62 as a resonance frequency detecting means for detecting the resonance frequency fs of the reciprocating movement of the piston 30 and the alternating current, the resonance frequency fs detected by the CPU 62, and the gas phase temperature measured by the temperature sensor 51 And a CPU 62 as an internal volume estimating means for measuring the liquid amount VL of the fuel tank 10 based on T1.

本実施形態では、外部から内部空間が断絶(密閉)された気密シリンダ20内の空間がピストンによって2つの第1部分空間23、第2部分空間24に区画されており、一方の第1部分空間23が第1配管28によって気相部17に連通して接続され、他方の第2部分空間24が第2配管29によって気相部17に連通して接続されているので、これら2つの部分空間の圧力差を小さいものとすることができる。これにより、小さな力で、気密シリンダ内においてピストンを移動させることができる。   In the present embodiment, the space in the airtight cylinder 20 in which the internal space is cut off (sealed) from the outside is divided into two first partial spaces 23 and second partial spaces 24 by the piston, and one first partial space. 23 is connected in communication with the gas phase part 17 by the first pipe 28, and the other second partial space 24 is connected in communication with the gas phase part 17 by the second pipe 29. The pressure difference can be made small. Thereby, a piston can be moved in an airtight cylinder with a small force.

また、第1配管28を流れる気体の流量を規制するオリフィス27が設けられており、ピストン30には、マグネット35が固定して設けられており、気密シリンダ20には、マグネット35に磁力を及ぼす電磁コイル41が設けられている。そして、コイル電源部42が、気密シリンダ20内でピストン30を往復移動させる磁力を発生させる交流電流を電磁コイル41に供給し、CPU62が、ピストン30の往復移動と交流電流との共振周波数fsを検出する。そして、CPU62が、ピストン30の往復移動と交流電流との共振周波数fsに基づいて、燃料タンク10の液量VLを推定する。   In addition, an orifice 27 that regulates the flow rate of the gas flowing through the first pipe 28 is provided. A magnet 35 is fixed to the piston 30. A magnetic force is exerted on the magnet 35 in the airtight cylinder 20. An electromagnetic coil 41 is provided. The coil power source 42 supplies an alternating current that generates a magnetic force for reciprocating the piston 30 in the hermetic cylinder 20 to the electromagnetic coil 41, and the CPU 62 sets a resonance frequency fs between the reciprocating movement of the piston 30 and the alternating current. To detect. Then, the CPU 62 estimates the liquid amount VL of the fuel tank 10 based on the resonance frequency fs between the reciprocating movement of the piston 30 and the alternating current.

即ち、電磁コイル41に交流電流を供給することにより生じた磁力によって気密シリンダ20内でピストン30が往復移動されるところ、電磁コイル41に供給された交流電流により磁力が生じてピストン30が一方向に移動されると第1配管28、第2配管29を通じて第1部分空間23、第2部分空間24の間を気体が移動しようとするが、その流量が規制されているため一方の部分空間の圧力が変化して他方の部分空間より高くなり、そして、交流電流の向きが変わると、当該一方の部分空間の圧力及び電磁コイル41の磁力によりピストン30が他方向に移動されて、他方の部分空間の圧力が変化して前記一方の部分空間より高くなる。以降、この状態を繰り返して、ピストン30は往復移動(即ち、振動)される。この状態において、ピストン30は電磁コイル41の磁力及び各部分空間の圧力を受けることになるが、当該磁力の変動状態と当該圧力の変動状態とが一致したとき、ピストン30の振動周波数と交流電流の周波数とが一致して共振状態となる。   That is, when the piston 30 is reciprocated in the hermetic cylinder 20 by the magnetic force generated by supplying an alternating current to the electromagnetic coil 41, the magnetic force is generated by the alternating current supplied to the electromagnetic coil 41 and the piston 30 moves in one direction. Is moved between the first partial space 23 and the second partial space 24 through the first pipe 28 and the second pipe 29, but the flow rate is restricted, so that the flow of one partial space is restricted. When the pressure changes and becomes higher than the other partial space, and the direction of the alternating current changes, the piston 30 is moved in the other direction by the pressure in the one partial space and the magnetic force of the electromagnetic coil 41, and the other portion. The pressure in the space changes and becomes higher than the one partial space. Thereafter, by repeating this state, the piston 30 is reciprocated (that is, vibrated). In this state, the piston 30 receives the magnetic force of the electromagnetic coil 41 and the pressure of each partial space. When the fluctuation state of the magnetic force coincides with the fluctuation state of the pressure, the vibration frequency and the alternating current of the piston 30 are changed. The frequency of the frequency coincides with that of the resonance state.

また、ピストン30の移動によって気密シリンダ20内の気体が気相部17(即ち、当該気相部17に連通された第1部分空間23、第2部分空間24)に押し込まれたとき、気相部容積VAが小さいほど、気体押し込み後の気相部17の圧力が高くなり、気相部17の圧力が高いほど、ピストン30の移動に対する反発力(弾性力)が大きくなり、ピストン30の移動に対する反発力が大きいほど、ピストン30の振幅が小さくなって当該ピストン30の振動する周波数が高くなる。つまり、ピストン30は、気相部容積VAが小さいほど、高い周波数で共振状態となる。   When the gas in the hermetic cylinder 20 is pushed into the gas phase portion 17 (that is, the first partial space 23 and the second partial space 24 communicated with the gas phase portion 17) by the movement of the piston 30, the gas phase The smaller the volume VA, the higher the pressure of the gas phase portion 17 after the gas is pushed in, and the higher the pressure of the gas phase portion 17, the greater the repulsive force (elastic force) against the movement of the piston 30 and the movement of the piston 30. The greater the repulsive force against, the smaller the amplitude of the piston 30 and the higher the frequency at which the piston 30 vibrates. That is, the piston 30 is in a resonance state at a higher frequency as the gas phase portion volume VA is smaller.

このことから、共振状態となる交流電流の周波数は、ピストン30の移動に伴う気相部17の圧力変化に応じた値となる。つまり、気相部容積VAに応じて共振状態が生じる周波数が変化するので、この共振周波数fsを用いて燃料タンク10の液量VLを推定する。   From this, the frequency of the alternating current in a resonance state becomes a value corresponding to the pressure change of the gas phase portion 17 accompanying the movement of the piston 30. That is, since the frequency at which the resonance state occurs depends on the gas phase volume VA, the liquid volume VL in the fuel tank 10 is estimated using this resonance frequency fs.

また、燃料タンク10の気相部17の温度(気相部温度T1)を測定する温度センサ51を更に有し、CPU62が、ピストン30の往復移動と交流電流との共振周波数fs、及び、気相部温度T1に基づいて、燃料タンク10の液量VLを推定する。   Further, the fuel tank 10 further includes a temperature sensor 51 for measuring the temperature of the gas phase portion 17 (gas phase temperature T1) of the fuel tank 10, and the CPU 62 has a resonance frequency fs between the reciprocating movement of the piston 30 and the alternating current, Based on the phase temperature T1, the liquid amount VL of the fuel tank 10 is estimated.

以上より、本実施形態によれば、電磁コイル41に交流電流を供給することにより生じた磁力によってピストン30を往復移動するところ、気密シリンダ20内におけるピストン30で区画された第1部分空間23、第2部分空間24の圧力差を小さくすることができるので、小さな力でピストン30を移動させることができ、そのため、装置を小型化することができる。また、ピストン30の往復移動と交流電流との共振周波数fsを用いて燃料タンク10の液量VLを推定するので、圧力計を用いた構成に比べて、電流計等を用いた簡易な構成で高い分解能での測定が可能となり、液量VLを精度よく推定できる。   As described above, according to the present embodiment, when the piston 30 is reciprocated by the magnetic force generated by supplying an alternating current to the electromagnetic coil 41, the first partial space 23 partitioned by the piston 30 in the airtight cylinder 20 is provided. Since the pressure difference in the second partial space 24 can be reduced, the piston 30 can be moved with a small force, and thus the apparatus can be miniaturized. Further, since the liquid amount VL of the fuel tank 10 is estimated using the resonance frequency fs between the reciprocating movement of the piston 30 and the alternating current, the configuration is simpler using an ammeter or the like than the configuration using the pressure gauge. Measurement with high resolution is possible, and the liquid volume VL can be estimated accurately.

また、ピストン30の往復移動と交流電流との共振周波数fs、及び、気相部温度T1に基づいて、燃料タンク10の液量VLを推定するので、気相部17の温度変化により当該気相部17の圧力が変化してしまうが、気相部温度T1を用いることにより当該気相部17の圧力変化を考慮して液量VLを推定でき、そのため、液量VLをより精度良く推定できる。   Further, since the liquid amount VL of the fuel tank 10 is estimated based on the resonance frequency fs between the reciprocating movement of the piston 30 and the alternating current and the gas phase temperature T1, the gas phase is changed by the temperature change of the gas phase portion 17. Although the pressure of the portion 17 changes, the liquid volume VL can be estimated in consideration of the pressure change of the gas phase section 17 by using the gas phase temperature T1, and therefore the liquid volume VL can be estimated more accurately. .

また、車両燃料システム1は、上述した液量推定装置6を有しているので、装置を小型化することによりシステムを小型化することができるとともに、液量VLを精度よく推定できる。   Further, since the vehicle fuel system 1 includes the liquid amount estimation device 6 described above, the system can be reduced in size by reducing the size of the device, and the liquid amount VL can be accurately estimated.

上述した実施形態では、共振周波数fsに加えて、さらに気相部温度T1を用いて、燃料タンク10の液量VLを推定する構成であったが、これに限定されるものではない。   In the embodiment described above, the liquid volume VL of the fuel tank 10 is estimated using the gas phase temperature T1 in addition to the resonance frequency fs. However, the present invention is not limited to this.

例えば、気相部温度T1が変化しない環境であれば、上述した温度センサ51を設けない構成とする。そして、気相部容積関係情報J1を気相部温度T1が一定となるものとして作成する。この場合、気相部容積関係情報J1は、図3において1本のグラフのみ含むものとなる。そして、図5のフローチャートにおいて、ステップS110を省略するとともに、ステップS170で共振周波数fsのみを用いて気相部容積VAを取得する。このような構成では、より簡易に燃料タンク10の液量VLを推定できる。   For example, in an environment where the gas phase temperature T1 does not change, the above-described temperature sensor 51 is not provided. Then, the vapor phase volume relationship information J1 is created assuming that the vapor phase temperature T1 is constant. In this case, the vapor phase volume relationship information J1 includes only one graph in FIG. In the flowchart of FIG. 5, step S110 is omitted, and the gas phase volume VA is acquired using only the resonance frequency fs in step S170. With such a configuration, the liquid amount VL of the fuel tank 10 can be estimated more easily.

また、上述した実施形態では、電磁コイル41が、気密シリンダ20の周壁20cに設けられた構成であったが、これに限定するものではなく、例えば、電磁コイルを気密シリンダ20の上壁部20aの内面及び下壁部20bの内面に、気密シリンダ20と軸が平行になるように設けた構成など、ピストン30に設けられたマグネット35に磁力を及ぼすように設けられていれば、本発明の目的に反しない限り、その配置及び構成は任意である。   In the above-described embodiment, the electromagnetic coil 41 is provided on the peripheral wall 20c of the hermetic cylinder 20. However, the present invention is not limited to this. For example, the electromagnetic coil is an upper wall portion 20a of the hermetic cylinder 20. As long as it is provided so as to exert a magnetic force on the magnet 35 provided on the piston 30 such as a configuration in which the airtight cylinder 20 and the axis are parallel to each other on the inner surface of the lower wall portion 20b and the inner surface of the lower wall portion 20b, Unless it is contrary to the purpose, the arrangement and configuration are arbitrary.

また、上述した実施形態では、磁性部材としてのマグネット35がピストン30に設けられ、磁力発生コイルとしての電磁コイル41が気密シリンダ20に設けられた構成であったが、これに限定されるものではなく、例えば、マグネット35が、その内周面を気密シリンダ20の周壁20cの外面に重ねるようにして気密シリンダ20に同軸に設けられ、電磁コイル41が、ピストン本体部31の外周面に当該ピストン本体部31と同軸に固定して設けられていてもよく、本発明の目的に反しない限り、マグネット35及び電磁コイル41の配置は任意である。   In the above-described embodiment, the magnet 35 as the magnetic member is provided in the piston 30 and the electromagnetic coil 41 as the magnetic force generating coil is provided in the airtight cylinder 20. However, the present invention is not limited to this. For example, the magnet 35 is provided coaxially with the hermetic cylinder 20 so that the inner peripheral surface thereof overlaps the outer surface of the peripheral wall 20 c of the hermetic cylinder 20, and the electromagnetic coil 41 is disposed on the outer peripheral surface of the piston main body 31. The magnet 35 and the electromagnetic coil 41 may be arranged arbitrarily as long as the main body 31 is fixed coaxially with the main body 31 and is not contrary to the object of the present invention.

また、磁性部材としてピストン30にマグネット35が設けられた構成であったが、これに限定されるものではなく、例えば、マグネットに代えて鉄等の強磁性体を取り付けるなど、電磁コイル41の磁力が及ぶ磁性部材であれば、本発明の目的に反しない限り、その構成は任意である。   Moreover, although the magnet 35 was provided in the piston 30 as a magnetic member, it is not limited to this, For example, it replaces with a magnet and magnetic force of the electromagnetic coil 41 is attached, such as attaching ferromagnetics, such as iron. As long as it is a magnetic member covered by, the configuration is arbitrary as long as it does not contradict the object of the present invention.

また、上述した実施形態では、ピストン30の移動をガイドするガイド柱25が気密シリンダ20内に設けられていたが、例えば、ピストン30の外径とシリンダ20の内径とが略同一で、ピストン30がその半径方向に移動することなく軸方向に移動可能なように構成されているのであれば、ガイド柱25を省略してもよい。勿論この場合には、ピストン30本体部のガイド柱25の挿通される貫通孔を塞ぐ必要がある。   In the above-described embodiment, the guide column 25 that guides the movement of the piston 30 is provided in the airtight cylinder 20. However, for example, the outer diameter of the piston 30 and the inner diameter of the cylinder 20 are substantially the same, and the piston 30 If it is configured to be movable in the axial direction without moving in the radial direction, the guide pillar 25 may be omitted. Of course, in this case, it is necessary to close the through hole through which the guide column 25 of the main body of the piston 30 is inserted.

また、上述した実施形態においては、第1連通部として第1配管28を備えた構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、図6に示すように、上記燃料システム1の構成において第1配管28及びオリフィス27を取り除くと共に、気密シリンダ20の周壁20cの内面とピストン30(即ち、フランジ部32a、32b)との間に隙間20dを設けて、この隙間20dの大きさを、ピストン30の往復移動に伴って上記第1配管28及びオリフィス27の構成と同様の気体の移動が生じるように設定した構成の車両燃料システム1Aとしてもよい。この場合、気密シリンダ20の周壁20cの内面とピストン30とが、第1連通部及び流量規制部に相当する。   Moreover, although it was the structure provided with the 1st piping 28 as a 1st communication part in embodiment mentioned above, it is not limited to this. For example, as shown in FIG. 6, the first piping 28 and the orifice 27 are removed in the configuration of the fuel system 1 and the space between the inner surface of the peripheral wall 20c of the hermetic cylinder 20 and the piston 30 (that is, the flange portions 32a and 32b). A vehicle fuel system having a configuration in which a gap 20d is provided in the cylinder 20 and the size of the gap 20d is set so that gas movement similar to the configuration of the first pipe 28 and the orifice 27 occurs as the piston 30 reciprocates. It may be 1A. In this case, the inner surface of the peripheral wall 20c of the airtight cylinder 20 and the piston 30 correspond to the first communication portion and the flow rate restriction portion.

また、上述した実施形態においては、燃料タンク10が直方体の箱形状に形成されたものであったが、これに限定されるものではなく、例えば、図7に示す車両燃料システム1Bのように、上述した燃料タンク10に代えて、第1タンク部分101、第2タンク部分102からなる燃料タンク10Aを用いてもよい。第1タンク部分101と第2タンク部分102とには、それぞれ気相部17と液相部18があり、管路103によって気相部17同士が接続され、管路104によって液相部18同士が接続されている。本発明によれば、このような複雑な形状の燃料タンク10Aを用いた場合においても、燃料タンク10A内の燃料Fの液量VLを正確に推定することができる。   In the above-described embodiment, the fuel tank 10 is formed in a rectangular parallelepiped box shape. However, the present invention is not limited to this. For example, a vehicle fuel system 1B shown in FIG. Instead of the fuel tank 10 described above, a fuel tank 10A including a first tank portion 101 and a second tank portion 102 may be used. The first tank portion 101 and the second tank portion 102 have a gas phase portion 17 and a liquid phase portion 18, respectively. The gas phase portions 17 are connected to each other by a conduit 103, and the liquid phase portions 18 are connected to each other by a conduit 104. Is connected. According to the present invention, even when the fuel tank 10A having such a complicated shape is used, the liquid amount VL of the fuel F in the fuel tank 10A can be accurately estimated.

また、上述した実施形態は、車両に搭載され、液化ガスを収容するとともにその液量を推定する車両燃料システムを説明するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、工場や家庭などに設置され、灯油やガソリン、各種薬液などを収容するとともにその液量を推定する液量推定システムなどであってもよく、本発明の目的に反しない限り、本発明を適用する装置及びシステムは任意である。また、液量の推定対象となる液体についても、液化石油ガスに限らず、例えば、液体窒素、液体酸素、アンモニアのなどの工業用途の液化ガス、又は、常温常圧で液状となる燃料(灯油、ガソリン等)、各種薬液等、本発明の目的に反しない限り、その種類は任意である。   Moreover, although embodiment mentioned above demonstrated the vehicle fuel system which mounts in a vehicle and accommodates liquefied gas and estimates the liquid quantity, it is not limited to this. For example, it may be a liquid amount estimation system that is installed in a factory or home and that contains kerosene, gasoline, various chemicals, and the like and estimates the amount of the liquid. The apparatus and system to apply are arbitrary. Also, the liquid whose liquid quantity is to be estimated is not limited to liquefied petroleum gas, but for example, liquefied gas for industrial use such as liquid nitrogen, liquid oxygen, and ammonia, or fuel that becomes liquid at room temperature and normal pressure (kerosene) As long as the object of the present invention is not violated, the type of the chemical is arbitrary.

また、容器としてのタンク内の液量(内容量)の推定に限らず、例えば、ホッパーなどの容器内にある樹脂ペレット、木質ペレット、又は、粉砕ガラスなど粒状物や粉体等(以下、粒状物等という)の固体の内容量を測定するようにしても良い。この場合も、上述した本実施形態と同様に、容器内の気相部容積を算出して、容器の容積から気相部容積を差し引くことにより内容量を推定する。但し、粒状物等の固体はそれら間に空間が存在するため、当該空間が気相部容積に含まれることを考慮するとともに当該空間が粒状物等と共に占める体積を考慮して上述した各実施形態で示した内容量推定処理を適用することで、液量と同様に容器内の内容量を推定することができる。   In addition, the amount of liquid (internal volume) in the tank as a container is not limited to, for example, resin pellets, wood pellets, or pulverized glass such as resin pellets in a container such as a hopper or powder (hereinafter referred to as granular) You may make it measure the internal volume of solid of a thing etc.). Also in this case, as in the above-described embodiment, the gas phase volume in the container is calculated, and the internal volume is estimated by subtracting the gas phase volume from the volume of the container. However, since solids such as granular materials have a space between them, each embodiment described above in consideration of the volume occupied by the space together with the granular materials and the like, considering that the space is included in the gas phase volume. By applying the internal volume estimation process shown in (2), the internal volume in the container can be estimated in the same manner as the liquid amount.

具体的には、所定空間内に粒状物等を満量充填したときに粒状物等のみが上記所定空間内で占める体積割合がX%で且つ粒状物等を除く空間が上記所定空間内で占める体積割合が(100−X)%となる場合に、この粒状物等が収容される容器の容積をV、気相部容積をVAとすると、粒状物等及びそれら間の空間が上記容器内で占める内容量VSは、次式により求めることができる。
VS=(V−VA)/(X/100)
Specifically, when the predetermined space is fully filled with granular materials, etc., only the granular material occupies X% in the predetermined space, and the space excluding the granular materials occupies the predetermined space. When the volume ratio is (100-X)%, if the volume of the container in which the granular material is accommodated is V and the volume of the gas phase is VA, the granular material and the space between them are within the container. The occupied capacity VS can be obtained by the following equation.
VS = (V−VA) / (X / 100)

例えば、1.0m3の単位収容空間内に粒状物を満量充填したときに、当該粒状物が占める体積が0.8m3(80%)で且つ粒状物間の空間が占める体積が0.2m3(20%)となる場合に、この粒状物が収容される容器の容積を10.0m3とすると、上述した内容量推定処理を適用して気相部容積VAを求めたときに、気相部容積VAが9.2m3であれば、粒状物の内容量VSが容器の10分の1((10.0−9.2)/(80/100)=1.0m3)となり、気相部容積VAが6.0m3であれば、粒状物の内容量VSが容器の半量((10.0−6.0)/(80/100)=5.0m3)となり、気相部容積VAが2.0m3であれば、粒状物の内容量VSが容器の満量((10.0−2.0)/(80/100)=10.0m3)となる。また、このような粒状物や粉体に限らず、例えば、容器としての倉庫内の貨物量(内容量)を推定するなど、本発明の目的に反しない限り、本発明を適用する装置及びシステムは任意であり、また、容器内の内容量の推定対象となる固体の種類、形状等は任意である。 For example, when a 1.0 m 3 unit housing space is filled with a granular material, the volume occupied by the granular material is 0.8 m 3 (80%) and the volume occupied by the space between the granular materials is 0.00. When the volume of the container in which the granular material is stored is 10.0 m 3 when it is 2 m 3 (20%), when the gas phase volume VA is obtained by applying the above-described internal volume estimation process, If the gas phase volume VA is 9.2 m 3 , the internal volume VS of the granular material is 1/10 of the container ((10.0−9.2) / (80/100) = 1.0 m 3 ). If the gas phase volume VA is 6.0 m 3 , the internal volume VS of the granular material becomes half the amount of the container ((10.0−6.0) / (80/100) = 5.0 m 3 ). If the phase volume VA is 2.0 m 3 , the internal volume VS of the granular material is the full capacity of the container ((10.0−2.0) / (80/100) = 10. 0 m 3 ). The apparatus and system to which the present invention is applied are not limited to such granular materials and powders, for example, as long as they do not contradict the object of the present invention, such as estimating the amount of cargo (internal capacity) in a warehouse as a container. Is optional, and the type, shape, etc. of the solid to be estimated for the content in the container are arbitrary.

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。   In addition, embodiment mentioned above only showed the typical form of this invention, and this invention is not limited to embodiment. That is, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

1、1A、1B 車両燃料システム(内容量推定システム)
6 液量推定装置(内容量推定装置)
10 燃料タンク(容器)
17 気相部
18 液相部
20 気密シリンダ
23 第1部分空間(一方の部分空間)
24 第2部分空間(他方の部分空間)
27 オリフィス(流量規制部)
28 第1配管(第1連通部)
29 第2配管(第2連通部)
30 ピストン
35 マグネット(磁性部材)
41 電磁コイル(磁力発生コイル)
42 コイル電源部(電流供給手段)
43 電流計
51 温度センサ(気相部温度測定手段)
60 制御部
61 マイクロコンピュータ
62 CPU(共振周波数検出手段)
65 メモリ
F 燃料F
J1 気相部容積関係情報
VT 燃料タンクの容積
VA 気相部の容積
VL 燃料タンクの液量
fs 共振周波数
1, 1A, 1B Vehicle fuel system (content capacity estimation system)
6 Liquid volume estimation device (content volume estimation device)
10 Fuel tank (container)
17 Gas phase portion 18 Liquid phase portion 20 Airtight cylinder 23 First partial space (one partial space)
24 second subspace (the other subspace)
27 Orifice (Flow control part)
28 1st piping (1st communication part)
29 2nd piping (2nd communication part)
30 piston 35 magnet (magnetic member)
41 Electromagnetic coil (Magnetic force generating coil)
42 Coil power supply (current supply means)
43 Ammeter 51 Temperature sensor (gas phase temperature measuring means)
60 Control Unit 61 Microcomputer 62 CPU (Resonance Frequency Detection Means)
65 Memory F Fuel F
J1 Gas phase volume related information VT Fuel tank volume VA Gas phase volume VL Fuel tank volume fs Resonance frequency

Claims (3)

容器内にある液体又は固体の内容量を推定する内容量推定装置であって、
気密シリンダと、
前記気密シリンダ内に往復移動可能に設けられたピストンと、
前記気密シリンダ内における前記ピストンで区画された2つの部分空間のうち一方の部分空間を前記容器の気相部又は他方の部分空間に連通して接続する第1連通部と、
前記他方の部分空間を前記気相部に連通して接続する第2連通部と、
前記第1連通部を流れる気体の流量を規制する流量規制部と、
前記気密シリンダ及び前記ピストンのうちの一方に固定して設けられた磁性部材と、
前記磁性部材に磁力を及ぼすように前記気密シリンダ及び前記ピストンのうちの他方に固定して設けられた磁力発生コイルと、
前記気密シリンダ内で前記ピストンを往復移動させる磁力を発生させる交流電流を前記磁力発生コイルに供給する電流供給手段と、
前記ピストンの往復移動と前記交流電流との共振周波数を検出する共振周波数検出手段と、
前記共振周波数検出手段によって検出された前記共振周波数に基づいて、前記内容量を推定する内容量推定手段と、を有している
ことを特徴とする内容量推定装置。
An internal volume estimation device for estimating the internal volume of a liquid or solid in a container,
An airtight cylinder;
A piston provided in the hermetic cylinder so as to be reciprocally movable;
A first communicating portion that connects one of the two partial spaces defined by the piston in the hermetic cylinder in communication with the gas phase portion of the container or the other partial space; and
A second communicating portion that communicates and connects the other partial space to the gas phase portion;
A flow rate regulating unit regulating the flow rate of the gas flowing through the first communication unit;
A magnetic member fixed to one of the airtight cylinder and the piston;
A magnetic force generating coil fixed to the other of the airtight cylinder and the piston so as to exert a magnetic force on the magnetic member;
Current supply means for supplying an alternating current for generating a magnetic force for reciprocating the piston in the hermetic cylinder to the magnetic force generating coil;
A resonance frequency detecting means for detecting a resonance frequency between the reciprocating movement of the piston and the alternating current;
An internal capacity estimation device comprising: internal capacity estimation means for estimating the internal capacity based on the resonance frequency detected by the resonance frequency detection means.
前記気相部の温度を測定する気相部温度測定手段を更に有し、
前記内容量推定手段が、前記共振周波数、及び前記気相部の温度に基づいて、前記内容量を推定するように構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の内容量推定装置。
It further has a gas phase temperature measuring means for measuring the temperature of the gas phase,
The internal capacity estimation device according to claim 1, wherein the internal capacity estimation means is configured to estimate the internal capacity based on the resonance frequency and the temperature of the gas phase.
容器と、前記容器内にある液体又は固体の内容量を推定する内容量推定装置と、を有する内容量推定システムにおいて、
前記内容量推定装置が、請求項1又は2に記載の内容量推定装置で構成されている
ことを特徴とする内容量推定システム。
In an internal volume estimation system having a container and an internal volume estimation device that estimates the internal volume of a liquid or a solid in the container,
An internal capacity estimation system, wherein the internal capacity estimation apparatus is configured by the internal capacity estimation apparatus according to claim 1.
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