JPH11148851A - 給油燃料計測装置、燃料残量計測装置、および蒸発燃料処理装置 - Google Patents

給油燃料計測装置、燃料残量計測装置、および蒸発燃料処理装置

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JPH11148851A
JPH11148851A JP10097303A JP9730398A JPH11148851A JP H11148851 A JPH11148851 A JP H11148851A JP 10097303 A JP10097303 A JP 10097303A JP 9730398 A JP9730398 A JP 9730398A JP H11148851 A JPH11148851 A JP H11148851A
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amount
remaining amount
refueling
liquid fuel
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Takahiko Kato
貴彦 加藤
Makoto Miwa
真 三輪
Shigenori Isomura
磯村  重則
Toshihiko Muramatsu
俊彦 村松
Kazuji Minagawa
一二 皆川
Takeshi Matsuda
健 松田
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Denso Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レベルゲージ等の液体燃料の液面変化を検出
するセンサを利用することなく、且つ燃料タンク11の
形状が偏平化または複雑化されていても、燃料タンク1
1内の液体燃料の残量を精度良く計測することのできる
自動車用の燃料残量計測装置1を提供する。 【解決手段】 燃料タンク11内の給油される液体燃料
の給油量を計測する給油量センサ5と、燃料タンク11
内の液体燃料の残量を記憶し、その記憶された液体燃料
の残量と給油量センサ5の出力と燃料噴射弁14からの
噴射量と燃料タンク11内の揮発するパージ量とから燃
料タンク11内の液体燃料の残量を算出する制御回路7
と、この制御回路7で更新された燃料タンク11内の液
体燃料の残量を視覚表示するフューエルメータ6とか
ら、自動車用の燃料残量計測装置1を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料タンクの燃料
給油通路内を通過する液体燃料の流量を計測する給油燃
料計測装置、およびこの給油燃料計測装置を用いた蒸発
燃料処理装置に関するもので、特に燃料タンク内に給油
した液体燃料の給油量と内燃機関内への液体燃料の噴射
量とから燃料タンク内に残されている液体燃料の残量を
計測する燃料残量計測装置に係わる。
【0002】
【従来の技術】従来より、図14に示したように、ガソ
リンエンジン搭載車等の自動車に搭載された燃料タンク
101内には、エンジン102に液体燃料を噴射する複
数個の燃料噴射弁103が装着された燃料分岐管104
へ燃料タンク101内の液体燃料(例えばガソリン)を
圧送する1個以上の燃料ポンプ105が配設されてい
る。そして、複数個の燃料噴射弁103および燃料ポン
プ105は、エンジン102の運転状態に応じてエンジ
ンECU106により液体燃料の供給圧力、液体燃料の
噴射量や噴射時期等が自動コントロールされている。
【0003】ここで、従来より、自動車の乗員は、燃料
残量計測装置100により計測された液体燃料の残量を
表示する視覚表示手段としての燃料残量計(フューエル
メータ)111を見て燃料タンク101内の液体燃料の
残量を認識している。その燃料残量計測装置100は、
燃料タンク101の形状に応じて1個以上配されるレベ
ルゲージ107を備え、このレベルゲージ107からの
電気信号に応じて燃料残量計111が表示するようにな
っている。なお、レベルゲージ107に設けられる摺動
抵抗は、燃料タンク101内の液体燃料の液面の変化に
より動くフロート108にフロートアーム109を介し
て連結されており、フロート108の移動により電気抵
抗値が変化するように構成されている。
【0004】また、従来より、ガソリンを燃料とする自
動車においては、燃料タンク内で揮発した蒸発燃料が大
気中へ放出されるのを防止する蒸発燃料処理装置(例え
ば実開昭60−158922号公報、特開平8−170
568号公報、特開平7−290982号公報等)が提
案されている。実開昭60−158922号公報、特開
平8−170568号公報では、燃料タンク内の燃料液
面に密着して燃料液面と共に上下動する分離膜や燃料タ
ンク内の燃料を袋状の伸縮膜で覆うことにより燃料蒸気
の発生量を抑制している。また、特開平7−29098
2号公報では、燃料タンクからキャニスタへ通じる配管
途中に電磁弁が設けられ、この電磁弁が給油口のキャッ
プを開く際に開弁される。この結果、燃料タンク内で揮
発した蒸発燃料がキャニスタへ送り込まれ、キャニスタ
内の吸着剤に吸着されるため、給油時に蒸発燃料が大気
中へ放出されることを防止できるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、近年、自動
車への搭載上の制約から燃料タンク101の形状は、偏
平化したり、図14に示したように複雑化したりする傾
向にある。この結果、従来の燃料残量計測装置100に
おいては、燃料タンク101内に残っている液体燃料の
残量の計測精度が単純な形状の燃料タンク内の液体燃料
の残量を計測するものに対して非常に低下するという問
題が生じている。
【0006】また、燃料タンク101の形状が複雑化す
ることによって、図14に示したように、レベルゲージ
107を2個以上燃料タンク101内に設置する必要が
あり、更に燃料タンク101の形状が複雑化すると、レ
ベルゲージ107の個数を更に増加させる必要がある。
この結果、燃料残量計測装置100を構成する構成部品
の部品点数が更に増加することによって燃料残量計測装
置100の製品価格の増加が危惧されている。
【0007】そして、燃料タンク101の形状が更に偏
平化されたり、あるいは更に複雑化されると、レベルゲ
ージ107をその燃料タンク101内に設置することが
非常に困難となり、燃料タンク101内の液体燃料の残
量を計測することができなくなる。この結果、レベルゲ
ージ107を使用することなく、燃料タンク101内の
液体燃料の残量を計測することが可能な燃料残量計測装
置の出現が期待されている。
【0008】また、上記の分離膜や袋状の伸縮膜を備え
る蒸発燃料処理装置においては、レベルゲージを伸縮膜
の内側に搭載するための搭載穴を大きくする必要があ
り、シール部分も大きくする必要がある。そして、シー
ル部分が大きくなると、シール性が低下し、燃料蒸気の
発生量の抑制効果が低下するという問題が生じる。さら
に、特開平7−290982号公報の蒸発燃料処理装置
においては、燃料タンクへの給油の開始を検出するため
の給油検出スイッチを、燃料タンクの給油口を開閉する
キャップを収容する凹部を覆うリッドに設けて、リッド
の開閉に応じて作動子がキャップより離れると給油中で
あると判定するようにしている。この結果、給油中であ
るか否かを検出する専用の給油検出スイッチを追加する
必要があるので、部品点数が増加するという問題が生じ
ている。
【0009】
【発明の目的】本発明の目的は、燃料タンク内に給油さ
れる液体燃料を計測することのできる給油燃料計測装置
を提供することにある。また、レベルゲージ等の液体燃
料の液面変化を検出するセンサを利用することなく、且
つ燃料タンクの形状が偏平化または複雑化されていて
も、燃料タンク内に残されている液体燃料の残量を計測
することのできる燃料残量計測装置を提供することにあ
る。さらに、専用のセンサを追加することなく、給油中
か否かを正確に判定することにより、給油時に蒸発燃料
が大気中へ放出されることを防止することのできる蒸発
燃料処理装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明に
よれば、燃料タンク内に給油される液体燃料の給油量を
給油量計測手段にて計測することにより、燃料タンク内
に給油される液体燃料を計測することができるので、そ
の液体燃料の給油量を利用して燃料タンク内に残されて
いる液体燃料の残量を計測することもできるようにな
る。また、請求項2に記載の発明によれば、給油量計測
手段を、燃料タンクの燃料給油通路の途中に設けること
により、燃料タンク内に給油される液体燃料の給油量の
計測精度を向上することができる。
【0011】請求項3に記載の発明によれば、燃料タン
ク内に液体燃料を給油する際には、燃料タンクの燃料給
油通路中に液体燃料の流れが形成される。そして、その
燃料給油通路中の液体燃料の流量に応じて回転するター
ビンロータの羽根の回転数を回転数検出手段によって検
出する。そして、その回転数検出手段にて検出されたタ
ービンロータの羽根の回転数と単位時間とから燃料タン
ク内に給油される液体燃料の給油量が計測される。
【0012】請求項4および請求項5に記載の発明によ
れば、タービンロータよりも燃料上流側に設けられた燃
料整流部または燃料絞り部にて、燃料タンクの燃料給油
通路中の液体燃料の流れを整流することで、タービンロ
ータの羽根にぶつかる液体燃料の流れの方向を一定にす
ることにより、偏った流れが直接タービンロータの羽根
に当たることを抑える。それによって、液体燃料の流量
に応じたタービンロータの羽根の回転数を得ることで、
液体燃料の給油量の計測精度を向上することができる。
請求項6に記載の発明によれば、給油量計測手段により
給油量を計測することにより、伸縮膜のシール部分を大
きくする必要がなく、伸縮膜の燃料蒸気の発生量の抑制
効果を維持することができる。
【0013】請求項7に記載の発明によれば、燃料残量
記憶手段にて記憶された液体の燃料残量、給油量計測手
段にて計測された液体燃料の給油量、および噴射量演算
手段にて算出された液体燃料の噴射量から、燃料タンク
内に残されている液体燃料の残量を求めることにより、
燃料タンク内に残されている液体燃料の残量を計測する
ことができる。このとき、燃料残量記憶手段は、記憶さ
れている液体燃料の残量を、その計測された液体燃料の
残量に更新する。
【0014】請求項8に記載の発明によれば、燃料残量
演算手段によって燃料タンク内に残されている液体燃料
の残量を求める際に、パージ量演算手段にて算出される
燃料タンク内で揮発した蒸発燃料を内燃機関等にパージ
したパージ量も考慮して液体燃料の残量を計測すること
ができる。請求項9に記載の発明によれば、設定残量検
出手段にて液体燃料の残量が設定残量に到達したことを
検出した場合には、燃料残量演算手段にて算出された液
体燃料の残量を設定残量と一致させるように液体燃料の
残量を自己補正することができる。
【0015】請求項10に記載の発明によれば、燃料残
量演算手段にて算出された液体燃料の残量を使用者に認
識させることができる。請求項11に記載の発明によれ
ば、燃料給油量と燃料消費量とから燃料残量を求めるた
め、伸縮膜のシール部分を大きくする必要がなく、伸縮
膜の燃料蒸気の発生量の抑制効果を維持することができ
る。
【0016】請求項12に記載の発明によれば、回転数
検出手段にて検出したタービンロータの回転数が所定回
転数よりも多くなった場合には、燃料タンク内へ液体燃
料を給油中であると判定される。そして、給油中である
と判定されると、開閉弁が開弁するので、燃料タンク内
で揮発した蒸発燃料がキャニスタへ送り込まれ、キャニ
スタ内に吸着されるため、給油時に蒸発燃料が大気中へ
放出されることを防止できる。また、専用のセンサを追
加することなく、燃料タンク周辺機器である給油量計測
手段を利用して給油中であるか否かを判定できるので、
部品点数を減少することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例に基づ
き図面を参照して説明する。 〔第1実施例の構成〕図1ないし図6は本発明の第1実
施例を示したもので、図1は自動車の燃料配管系を示し
た図である。
【0018】本実施例の自動車用の燃料残量計測装置1
は、ガソリンエンジン(以下エンジンと略す)2の吸気
管(インテークマニホールド)3内に液体燃料(例えば
ガソリン等の高揮発燃料)を噴射する燃料噴射装置4を
備えている。そして、燃料残量計測装置1は、自動車に
給油される液体燃料の給油量を計測する給油量センサ5
と、液体燃料の残量を表示する燃料残量計(以下フュー
エルメータと呼ぶ)6と、給油量センサ5の出力信号等
から液体燃料の残量を計測してフューエルメータ6を作
動させる制御回路7とを備えている。
【0019】エンジン2は、本発明の内燃機関に相当す
るもので、ガソリンエンジン搭載車等の自動車の進行方
向の前方側に設けられるエンジンルーム内に搭載されて
いる。このエンジン2の吸気管3内には、アクセルペダ
ル(図示せず)に連動して開閉動作するスロットルバル
ブ9が設けられている。そして、エンジン2の吸気管3
は、エンジン2のシリンダとピストンとの間に形成され
る燃焼室(図示せず)に接続されている。さらに、その
燃焼室は、排気ガスを排出するための排気管10と接続
されている。
【0020】先ず、本実施例の燃料噴射装置4を図1に
基づいて簡単に説明する。この燃料噴射装置4は、液体
燃料を収納する燃料タンク11、この燃料タンク11内
の液体燃料を吸気管3に加圧供給する燃料ポンプ12、
エンジン2の吸気管3に設けられた燃料分岐管13、こ
の燃料分岐管13内に挿入された複数個の燃料噴射弁
(インジェクタ)14、および燃料ポンプ12と燃料分
岐管13とを連通する燃料通路を形成する燃料配管15
等から構成され、燃料ポンプ12および各燃料噴射弁1
4はエンジン制御装置(以下エンジンECUと言う)8
により電子制御される。
【0021】燃料タンク11は、自動車のリヤシートの
下側に搭載され、内部が仕切り部17を介して2個の貯
留室18、19に区画されている。そして、燃料タンク
11の側方には、内部に燃料給油通路20を形成する略
円管形状のフィラーネック21が貯留室18より上方へ
斜めに延びるように設けられている。フィラーネック2
1の先端には、液体燃料を燃料タンク11内に給油する
ための給油口22が形成されている。その給油口22
は、フィラーキャップ23をフィラーネック21に締め
込むことにより給油後に閉塞される。
【0022】また、燃料タンク11の天井部分には、燃
料タンク11内で揮発した蒸発燃料(エバポガス)を燃
料蒸散防止装置(図示せず)を経てエンジン2の吸気管
3に導入するためのパージ孔(図示せず)が形成されて
いる。なお、燃料蒸散防止装置のパージ通路(図示せ
ず)の途中には、蒸発燃料を吸着する吸着剤(例えば活
性炭等)を内蔵したキャニスタ(図示せず)が設けられ
ている。また、キャニスタとエンジン2の吸気管3とを
連通するパージ通路の途中には、エンジン2の吸気管負
圧に応じて蒸発燃料のパージ流量を制御するためのパー
ジ制御弁(図示せず)等も取り付けられている。
【0023】燃料ポンプ12は、燃料タンク11の天井
部分に取り付けられた支持板24、この支持板24より
垂下された支持部材25、およびこの支持部材25によ
り貯留室18内に吊るされたポンプ本体26等から構成
されている。ポンプ本体26は、液体燃料を燃料タンク
11から吸い上げて燃料分岐管13に圧送するもので、
エンジンECU8により印加電圧が制御される電動モー
タ等の電気式アクチュエータにより駆動されている。
【0024】また、燃料分岐管13は、燃料ポンプ12
から圧送されてきた液体燃料を各燃料噴射弁14に分配
するもので、各燃料噴射弁14で使用されなかった液体
燃料を燃料タンク11に戻すためのリターン通路(図示
せず)が接続されている。そして、燃料噴射弁14は、
吸気管3に取り付けられた燃料分岐管13内に収めら
れ、エンジンECU8からの噴射信号に基づき、吸気管
3の吸入ポート内に液体燃料を霧状に霧化して直接噴射
する。
【0025】次に、本実施例の給油量センサ5を図1な
いし図3に基づいて簡単に説明する。ここで、図2およ
び図3は燃料タンク11のフィラーネック21の途中に
取り付けられた給油量センサ5を示した図である。
【0026】この給油量センサ5は、後述する制御回路
7と共に本発明の給油量計測手段を構成するもので、特
に車両用燃料残量計のセンダ部を構成する部品である。
そして、給油量センサ5は、燃料タンク11のフィラー
ネック21の途中に取り付けられたタービンホルダー2
7、このタービンホルダー27の外周に回転自在に支持
されたタービンロータ31、およびこのタービンロータ
31の回転数を検出する回転数検出回路32等から構成
されている。
【0027】タービンホルダー27は、上流側と下流側
とに2分割されており、丸棒形状の支軸29により連結
されており、それぞれの外周に複数枚の整流板33、3
4が一体的に設けられている。タービンロータ31は、
燃料流れ方向に対してやや傾斜するように複数枚のター
ビン(羽根)35が一体的に設けられており、メタルベ
アリング28を介して支軸29の外周を回転自在に回転
する。なお、30は、タービンロータ31を組み付ける
際に支軸29を誘導するためのガイドである。そして、
タービンロータ31は、燃料給油通路20内を通過する
液体燃料が複数枚のタービン35に作用を及ぼすと、そ
の液体燃料の流量に応じて回転する。
【0028】回転数検出回路32は、本発明の回転数検
出手段に相当する部品で、フィラーネック21に固定さ
れたピックアップコイル36にタービンロータ31が1
回転する毎に1個または複数個の電気信号(矩形パルス
信号)が発生するため、その電気信号の数をカウントす
ることにより、タービンロータ31の回転数を検出す
る。このため、回転数検出回路32から制御回路7に回
転数信号が送られる。
【0029】次に、本実施例のフューエルメータ6を図
1および図4に基づいて簡単に説明する。ここで、図4
は自動車のフューエルメータ6を示した図である。この
フューエルメータ6は、本発明の燃料残量表示手段に相
当するもので、特に車両用燃料残量計のレシーバ部を構
成するアナログメータである。そして、フューエルメー
タ6は、自動車のインストルメントパネルに装着された
計器盤37の意匠を伴って、燃料タンク11内に残され
ている液体燃料の残量を視覚表示する視覚表示手段であ
る。液体燃料の残量は、制御回路7からの駆動信号に応
じて交差コイル式の指示計器(図示せず)が作動し指針
38を回動させることによって、指針38の停止位置に
より表示される。
【0030】次に、本実施例の制御回路7を図1ないし
図5に基づいて簡単に説明する。ここで、図5はタービ
ンロータの回転数と給油量との関係を示した特性図であ
る。この制御回路7は、本発明の燃料残量記憶手段、給
油量計測手段、噴射量演算手段、パージ量演算手段、燃
料残量演算手段、燃料残量補正手段に相当するもので、
燃料残量計測システム用の電子回路を構成する。なお、
制御回路7は、それ自体はCPU、ROM、RAMやタ
イマー回路を内蔵したマイクロコンピュータである。
【0031】そして、制御回路7は、例えば燃料ポンプ
12のポンプ本体26に装着されており、常時バッテリ
(図示せず)から電源が供給されて作動する。さらに、
制御回路7は、給油量センサ5より入力した回転数信
号、満タンスイッチ41およびエンプティスイッチ42
より入力した電気信号および特性図(図5参照)に基づ
いて、燃料タンク11内に給油される液体燃料の給油量
を計測する。そして、制御回路7は、ROMに予め記憶
された制御プログラムに基づいて、フューエルメータ6
の駆動信号をエンジンECU8に送信する。
【0032】満タンスイッチ41は、本発明の設定残量
検出手段に相当する部品で、燃料タンク11内の液体燃
料の残量が上限値(以下満タンと言う、例えば60l)
以上の時に電気信号を出力する上限残量検出手段であ
る。具体的には、満タンスイッチ41としてサーミスタ
が使用され、燃料タンク11内の液体燃料が満タンにな
ると液体燃料内にサーミスタが浸ってサーミスタの温度
が低下することによりサーミスタの電気抵抗値が大きく
なる。したがって、液体燃料を給油した際に、最初にサ
ーミスタの電気抵抗値が大きくなった時を検知すること
により、燃料タンク11内の液体燃料の残量が満タンに
なったことを検出できる。
【0033】エンプティスイッチ42は、本発明の設定
残量検出手段に相当する部品で、燃料タンク11内の液
体燃料の残量が下限値(例えば5l)以下の時に電気信
号を出力する下限残量検出手段である。具体的には、エ
ンプティスイッチ42としてサーミスタが使用され、燃
料タンク11内の液体燃料が下限値以下になると液体燃
料からサーミスタが露出してサーミスタの温度が上昇す
ることによりサーミスタの電気抵抗値が小さくなる。し
たがって、液体燃料を給油した後に、最初にサーミスタ
の電気抵抗値が小さくなった時を検知することにより、
燃料タンク11内の液体燃料の残量が下限値になったこ
とを検出できる。なお、サーミスタの電気抵抗値が低く
なった際には、電気回路を流れる電流が多くなるので、
フューエルメータ6のランプ43(図4参照)が点灯す
る。
【0034】エンジンECU8は、エンジン2およびフ
ューエルメータ6をコンピュータ制御するエンジン制御
システム用およびメータ制御システム用の電子回路で、
それ自体はCPU、ROM、RAMやタイマー回路を内
蔵したマイクロコンピュータである。このエンジンEC
U8は、エンジン回転速度センサ、車速センサ、スロッ
トル開度センサ、吸気量センサ、冷却水温センサおよび
酸素センサ(いずれも図示せず)等の各センサからエン
ジン2の運転状態を検出する検出信号および制御回路7
からフューエルメータ6の駆動信号を入力する。
【0035】そして、エンジンECU8は、各センサよ
り入力した検出信号、制御回路7より入力した駆動信
号、およびROMに予め記憶された制御プログラムに基
づいて、エンジン2のアイドル回転速度制御、燃料噴射
量制御、燃料噴射時期制御、吸気絞り制御、空燃比フィ
ードバック制御および点火時期制御等のエンジン制御を
行うと共に、制御回路7の制御処理に必要な信号を制御
回路7に送信する。
【0036】〔第1実施例の燃料残量計測方法〕次に、
本実施例の燃料残量計測方法を図1ないし図6に基づい
て簡単に説明する。ここで、図6は制御回路による燃料
残量計測方法を示したフローチャートである。なお、図
6のフローチャートは一定時間(例えば0.5秒間〜2
秒間)が経過する毎に実行される。
【0037】先ず、給油量センサ5の回転数検出回路3
2からタービンロータ31の回転数(NFUEL)信号
を読み込む(ステップS1)。次に、タービンロータ3
1の回転数(NFUEL)および特性図(図5参照)に
基づいて、燃料タンク11内に給油された液体燃料の給
油量(QFUEL)を算出する。具体的には、タービン
ロータ31の回転数(NFUEL)と単位時間とから燃
料タンク11内に給油された液体燃料の給油量(QFU
EL)を算出する(給油量計測手段:ステップS2)。
【0038】次に、下記の数1の式に基づいて液体燃料
の残量(FLVL)を算出する。すなわち、RAMに記
憶されている、燃料タンク11内の液体燃料の残量(F
LVL)とステップS2で算出した液体燃料の給油量
(QFUEL)とを加算したものを、液体燃料の残量
(FLVL)とし、記憶を更新する(第1燃料残量演算
手段:ステップS3)。
【0039】
【数1】FLVL=FLVL+QFUEL
【0040】次に、下記の数2の式に基づいて、複数個
の燃料噴射弁14から吸気管3内に噴射される液体燃料
の噴射量(FINJ)を算出する(噴射量演算手段:ス
テップS4)。なお、液体燃料の噴射量は、センサ等を
設けて実際の噴射量を測定したり、空燃比から算出して
も良い。
【0041】
【数2】FINJ=K×NE×TAU ここで、NEはエンジン回転速度、TAUは噴射パル
ス、Kは変換係数である。
【0042】そして、燃料タンク11内に残された液体
燃料は、燃料タンク11が高温化されると、揮発して蒸
発燃料となる。そこで、下記の数3の式に基づいて、燃
料タンク11内で揮発した蒸発燃料が吸気管負圧によっ
て吸気管3内にパージされる蒸発燃料のパージ量(FP
RG)を算出する(パージ量演算手段:ステップS
5)。なお、蒸発燃料のパージ量は、センサ等を設けて
実際のパージ量を測定しても良い。
【0043】
【数3】FPRG=C×DPRG×QPRG ここで、DPRGは蒸発燃料の濃度(パージガス濃
度)、QPRGは液体燃料からの揮発量(パージガス
量)、Cは変換係数である。
【0044】次に、下記の数4の式に基づいて液体燃料
の残量(FLVL)を算出する。すなわち、ステップS
3で算出した液体燃料の残量(FLVL)からステップ
S4で算出した液体燃料の噴射量(FINJ)およびス
テップS5で算出した蒸発燃料のパージ量(FPRG)
を減算したものを、現在の液体燃料の残量(FLVL)
とし、記憶を更新する(第2燃料残量演算手段:ステッ
プS6)。なお、ステップS3の演算とステップS6の
演算とを一度に行っても良い。
【0045】
【数4】FLVL=FLVL−(FINJ+FPRG)
【0046】次に、満タンスイッチ41がON(オ
ン)、すなわち、最初にサーミスタの電気抵抗値が大き
くなったか否かを判定する(ステップS7)。この判定
結果がYESの場合には、満タン(FMAX:例えば6
0リットル)を現在の液体燃料の残量(FLVL)とす
るようにFLVLを補正し、記憶を更新する(燃料残量
補正手段、上限値補正手段:ステップS8)。その後
に、ステップS11の制御処理に移行する。
【0047】また、ステップS7の判定結果がNOの場
合には、エンプティスイッチ42が0N(オン)、すな
わち、最初にサーミスタの電気抵抗値が小さくなったか
否かを判定する(ステップS9)。この判定結果がNO
の場合には、フューエルメータ6の指示計器の交差コイ
ルに液体燃料の残量に応じた駆動信号を出力し(ステッ
プS11)、その後にリターンする。
【0048】また、ステップS9の判定結果がYESの
場合には、下限値(FLOW:例えば5リットル)を現
在の液体燃料の残量(FLVL)とするようにFLVL
を補正し、記憶を更新する(燃料残量補正手段、下限値
補正手段:ステップS10)。その後に、ステップS1
1の制御処理に移行する。
【0049】〔第1実施例の効果〕以上のように、本実
施例の燃料残量計測装置1は、図1に示したように、自
動車への搭載上の制約から燃料タンク11の形状が複雑
化または偏平化されていても、制御回路7の演算処理に
よって燃料タンク11内の液体燃料の残量を精度良く計
測することができる。これにより、レベルゲージを必要
とすることなく、燃料タンク11内の液体燃料の残量を
計測できるので、燃料残量計測装置1を構成する構成部
品の部品点数、特にセンサの部品点数を軽減することが
でき、燃料残量計測装置1の製品価格を低減することが
できる。
【0050】また、燃料タンク11内の液体燃料の残量
を算出する際に、燃料タンク11内で揮発した蒸発燃料
を吸気管3内にパージしたパージ量も考慮して、燃料タ
ンク11内の液体燃料の残量を求めるようにしているの
で、燃料タンク11内の液体燃料の残量を更に精度良く
計測することができる。そして、計測された液体燃料の
残量がフューエルメータ6により視覚表示されるので、
使用者が燃料タンク11内に残されている液体燃料の残
量を確認することができ、自動車の走行可能距離を知る
ことができる。
【0051】そして、本実施例の燃料残量計測装置1
は、燃料タンク11内の液体燃料の残量を計測している
際中に、満タンスイッチ41またはエンプティスイッチ
42がONした場合には、算出された液体燃料の残量を
満タンまたは下限値と一致させるように液体燃料の残量
を自動的に自己補正することができるので、燃料タンク
11内に残されている液体燃料の残量の計測精度を向上
することができる。
【0052】〔第2実施例〕図7は本発明の第2実施例
を示したもので、自動車のフューエルメータを示した図
である。
【0053】本実施例のフューエルメータ6は、本発明
の燃料残量表示手段に相当するもので、特に車両用燃料
残量計のレシーバ部を構成するディジタルメータであ
る。そして、フューエルメータ6は、自動車のインスト
ルメントパネルに装着された計器盤44中のランプ45
の点灯数によって、燃料タンク11内の液体燃料の残量
を視覚表示する視覚表示手段である。
【0054】〔第3実施例の構成〕図8および図9は本
発明の第3実施例を示したもので、図8は自動車の蒸発
燃料処理装置を示した図である。
【0055】自動車の蒸発燃料処理装置50は、第1実
施例の燃料残量計測装置1に加えて、燃料タンク11内
で揮発した蒸発燃料(エバポガス)を吸着して蓄えるキ
ャニスタ51と、燃料タンク11とキャニスタ51とを
連通する2本の連通管52、53と、キャニスタ51と
エンジン2の吸気管3とを連通するパージ配管54と、
連通管52に設けられた開閉弁55と、連通管53に設
けられた二方向弁56と、開閉弁55を制御する開閉弁
制御手段としてのエンジンECU8とを備えている。
【0056】キャニスタ51内には、蒸発燃料を吸着す
る例えば活性炭等の吸着体(図示せず)が収納されてい
る。また、キャニスタ51には、大気に開放された大気
孔(図示せず)が形成されて空気を内部に吸入可能に構
成されている。その大気孔には、必要に応じて大気孔を
閉塞するためのキャニスタ制御弁(図示せず)が取り付
けられている。開閉弁55は、連通管52を開閉するこ
とで燃料タンク11内の圧力制御を行う調圧弁であり、
エンジンECU8によって通電されると開弁し、エンジ
ンECU8によって通電が停止されると閉弁する電磁式
開閉弁が使用されている。
【0057】二方向弁56は、燃料タンク11の内圧が
所定値を越えて上昇した時に開弁すると共に、燃料タン
ク11の内圧がキャニスタ51の内圧よりも所定値を越
えて低下した時に開弁して連通管53を介して燃料タン
ク11とキャニスタ51との間を連通する。なお、給油
量センサ5、燃料タンク11、キャニスタ51、開閉弁
55および二方向弁56により燃料タンク周辺機器57
が構成される。
【0058】エンジンECU8は、制御回路7からの出
力信号、および自動車の車速を検出する車速センサ58
からの検出信号に基づいて、第1実施例に記載の制御を
行うと共に、燃料タンク11内への給油中であるか否か
を判定し、この判定結果に応じて開閉弁55の開閉弁制
御を行う。なお、制御回路7からの出力信号とは、第1
実施例に示した給油量センサ5の回転数検出回路32に
て検出したタービンロータ31の回転数に応じた信号で
ある。ここで、給油量センサ5は、図2および図3に示
した構造をしている。
【0059】〔第3実施例の作用〕次に、本実施例の開
閉弁制御方法を図8および図9に基づいて簡単に説明す
る。ここで、図9はエンジンECUによる開閉弁制御方
法を示したフローチャートである。なお、図9のフロー
チャートは一定時間(例えば0.5秒間〜2秒間)が経
過する毎に実行される。
【0060】先ず、車速センサ58からの検出信号、制
御回路7からの出力信号を読み込む。具体的には、車速
センサ58にて検出した自動車の車速、および給油量セ
ンサ5の回転数検出回路32にて検出したタービンロー
タ31の回転数を読み込む(車速検出手段、回転数検出
手段:ステップS21)。
【0061】次に、車速センサ58にて検出した自動車
の車速が所定車速(例えば0km/h)であるか否かを
判定する(ステップS22)。この判定結果がNOの場
合には、給油フラグFを倒す。つまり、給油フラグFを
0にする(ステップS23)。次に、開閉弁55を閉弁
することにより連通管52を閉じる(ステップS2
4)。これにより、燃料タンク11内で揮発した蒸発燃
料が連通管52を通してキャニスタ51内に流入しな
い。
【0062】また、ステップS22の判定結果がYES
の場合には、燃料タンク11内への液体燃料の給油中で
あるか否かを判定する。具体的には、回転数検出回路3
2にて検出したタービンロータ31の回転数が所定回転
数(例えば0)よりも多いか否かを判定する(給油判定
手段:ステップS25)。この判定結果がYESの場合
には、給油フラグFを立てる。つまり、給油フラグFを
1にする(ステップS26)。次に、開閉弁55を開弁
することにより連通管52を開く(ステップS27)。
これにより、燃料タンク11内で揮発した蒸発燃料がキ
ャニスタ51へ送り込まれる。
【0063】また、ステップS25の判定結果がNOの
場合には、給油フラグFが立っているか否かを判定す
る。つまり、給油フラグFが1であるか否かを判定する
(ステップS28)。この判定結果がNOの場合には、
ステップS23の処理に移行する。
【0064】また、ステップS28の判定結果がYES
の場合には、エンジンECU8に内蔵されたタイマーに
よる計時時間Cが設定時間(例えば1分間〜5分間)T
REFよりも小さいか否かを判定する(ステップS2
9)。この判定結果がNOの場合には、ステップS23
の処理に移行する。
【0065】また、ステップS29の判定結果がYES
の場合には、タイマーによる計時時間Cを更新する。つ
まり、計時時間COLD に「1」(例えば0.5秒間〜2
秒間)を加えた時間を計時時間Cとする(ステップS3
0)。その後に、ステップS27の処理に移行する。
【0066】〔第3実施例の効果〕以上のように、本実
施例の蒸発燃料処理装置50は、給油量センサ5にてタ
ービンロータ31の回転が検出されると、燃料タンク1
1内へ液体燃料を給油する給油中であると判定すること
により、開閉弁55が開弁される。これにより、燃料タ
ンク11内で揮発した蒸発燃料が連通管52を通ってキ
ャニスタ51へ送り込まれ、キャニスタ51内の吸着体
に吸着される。この結果、燃料タンク11内へ液体燃料
を給油することができると共に、フィラーキャップ23
を取り外しても給油口22から燃料タンク11内の蒸発
燃料が大気中へ放出されることを防止できる。
【0067】また、本実施例では、給油中であることを
判定した後に、給油量センサ5にてタービンロータ31
の回転が検出されなくなっても設定時間(例えば1分間
〜5分間)TREF が経過するまで開閉弁55の開弁状態
を継続するようにしている。この理由は、仮に給油量セ
ンサ5の取付位置がフィラーネック21の比較的下方で
あった場合には、給油により液体燃料が燃料タンク11
を満たしてくると、液体燃料がタービンロータ31の回
転抵抗となってタービンロータ31が回転しなくなり回
転数検出回路32にて検出される回転数が0となる恐れ
がある。つまり、燃料タンク11を満タンにする前に開
閉弁55が閉弁されてその後は液体燃料の給油が行えな
くなる恐れがある。したがって、本実施例のように、回
転数が0となった後も設定時間が経過するまで開閉弁5
5を開弁して連通管52を開くことにより、上記の不具
合を回避することができる。
【0068】そして、燃料タンク周辺機器57として燃
料タンク11のフィラーネック21の途中に取り付けら
れた給油量センサ5の回転を検出した場合には、燃料タ
ンク11内への液体燃料の給油中であると正確に判定す
ることができる。これにより、専用のセンサを追加する
ことなく、燃料タンク周辺機器57である給油量センサ
5を利用して給油中であるか否かを判定できるので、車
体側部品の部品点数を減少することができる。なお、満
タンは、満タンスイッチ41の信号を処理して検出する
こともでき、これにより開閉弁55を閉弁すれば燃料タ
ンク11の蒸発燃料がキャニスタ51へ送り込まれなく
なり、給油を終了することが可能である。
【0069】また、従来の技術に使用される給油検出ス
イッチは、燃料タンク周辺機器57とは別の車体側部品
であるため、給油検出スイッチが正確に作動するか否か
の検査を燃料タンク周辺機器57を自動車に搭載しない
と行えなかったが、本実施例では、燃料タンク周辺機器
57のみで給油中であるか否かの判定を行うことができ
る。したがって、蒸発燃料処理装置50が正常か否かを
自動車に搭載しなくても判定できる。
【0070】〔第4実施例〕図10および図11は本発
明の第4実施例を示したもので、燃料タンクのフィラー
ネックの途中に取り付けられた給油量センサを示した図
である。
【0071】本実施例の給油量センサ5よりも燃料上流
側のフィラーネック21の内周には、整流板60が取り
付けられている。この整流板60は、本発明の燃料整流
部に相当するもので、格子形状の板よりなり、例えば格
子の間隔が5mm×5mmで、燃料流れ方向の長さが1
5mmで、板厚が0.5mmという寸法を持つ。また、
タービンロータ31の燃料上流側部には、液体燃料を効
率良く複数枚のタービン35に当てるための流線形状の
整流部61が設けられている。
【0072】本実施例では、液体燃料が給油口22から
給油されると、フィラーネック21を通過する。このと
き、液体燃料は、先ず整流板60を通過し、タービンロ
ータ31の複数枚のタービン35に作用を及ぼし、整流
板34を通過して燃料タンク11内へ流れていく。
【0073】一方、液体燃料から作用を及ぼされた複数
枚のタービン35は、タービンロータ31を回転させ
る。すると、通過した流量に応じてピックアップコイル
36が、タービンロータ31の回転数を電気信号として
発生する。ここで、格子形状の整流板60により、液体
燃料の流れの向きが整えられるため、液体燃料の流れの
向きの影響を受けることなく、液体燃料の流量に応じた
タービンロータ31の回転数が得られる。
【0074】〔第5実施例〕図12は本発明の第5実施
例を示したもので、燃料タンクのフィラーネックの途中
に取り付けられた給油量センサを示した図である。
【0075】本実施例の給油量センサ5よりも燃料上流
側のフィラーネック21には、絞り部62が設けられて
いる。この絞り部62は、本発明の燃料絞り部に相当す
るもので、フィラーネック21内に形成される燃料給油
通路20の通路断面積を絞る部分である。
【0076】本実施例では、タービンロータ31の燃料
上流側に絞り部62を設けることで、液体燃料の流れを
一旦絞り部62または整流部61に衝突させることによ
り、液体燃料の偏った液体燃料の流れが直接複数枚のタ
ービン35に当たらないようにして、流量に応じたター
ビンロータ31の回転数を得ることができる。
【0077】〔第6実施例〕図13は本発明の第6実施
例を示したもので、特開平8−170568号公報に記
載されているような燃料タンク内の燃料液面に燃料の蒸
発を抑制する伸縮膜を備える蒸発燃料処理装置を示した
図である。
【0078】本実施例の蒸発燃料処理装置50は、第3
実施例の蒸発燃料処理装置50に加えて、蒸発燃料量を
抑制するための袋状の伸縮膜70が備えられている。こ
の伸縮膜70は、液体燃料が少なくなるとその伸縮性に
より収縮し、液体燃料の上部の空間容積が小さくなる。
また、給油が開始されると、伸縮膜70内の液体燃料が
増加し、伸縮膜70も貯留燃料(液体燃料)の増加に従
って膨張する。このとき、第3実施例で述べたように、
開閉弁55が開放されるので、伸縮膜70は自由に膨張
することができる。このように、燃料タンク11内の貯
溜燃料を伸縮膜70で覆うことにより、燃料タンク11
の空間部に滞留する蒸発燃料量を低減し、給油時には伸
縮膜70の内側の燃料部が膨らむため燃料タンク11外
に排出される空気に混じった蒸発燃料量を少なくするこ
とができる。
【0079】本実施例では、以上のような蒸発燃料処理
装置50を備えるシステムにおいて、第1実施例の燃料
残量計測方法、つまり、給油量センサ5により計測され
た給油量、燃料噴射弁14から噴射された液体燃料の噴
射量および蒸発燃料のパージ量とに基づいて燃料残量を
計測している。このように、本発明の燃料残量計測装置
1を燃料の蒸発を抑制する伸縮膜70を備える蒸発燃料
処理装置50に適用することにより、伸縮膜70のシー
ル性を低下させることなく、つまり、伸縮膜70による
蒸発燃料の発生量の抑制効果を低減させることなく、液
体燃料の給油量を計測することができる。
【0080】〔変形例〕本実施例では、燃料タンク11
内の液体燃料の残量を視覚表示する視覚表示手段として
のフューエルメータ6を設けたが、燃料タンク11内の
液体燃料の残量を聴覚表示する視覚表示手段としての音
声発生装置を設けても良い。
【0081】本実施例では、本発明を、ガソリンエンジ
ン搭載車等の自動車の燃料残量計測装置1の例を示した
が、本発明を、ディーゼルエンジン搭載車等の自動車、
航空機や船舶の燃料残量計測装置に利用しても良い。ま
た、自家発電用または公共用の発電機を駆動する定置式
の内燃機関の燃料残量計測装置に本発明を適用しても良
い。
【0082】本実施例では、給油量センサ5および制御
回路7により給油量計測手段を構成したが、その他の流
量センサのみを利用して給油量計測手段を構成しても良
い。本実施例では、キャニスタ51とエンジン2の吸気
管3との間にパージ配管54のみを設けたが、パージ配
管54の途中にエンジン2の運転状態に応じて開閉され
るパージ制御弁を設けても良い。この場合には、パージ
制御弁が開かれると、キャニスタ51内に吸着した蒸発
燃料が吸気管負圧によってエンジン2の吸気管3に導入
されて燃料と混合される空気に混入させることで、蒸発
燃料の蒸散を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】自動車の燃料配管系を示した構成図である(第
1実施例)。
【図2】給油量センサを示した斜視図である(第1実施
例)。
【図3】給油量センサを示した断面図である(第1実施
例)。
【図4】自動車のフューエルメータを示した平面図であ
る(第1実施例)。
【図5】タービンロータの回転数と給油量との関係を示
した特性図である(第1実施例)。
【図6】制御回路による燃料残量計測方法を示したフロ
ーチャートである(第1実施例)。
【図7】自動車のフューエルメータを示した平面図であ
る(第2実施例)。
【図8】自動車の蒸発燃料処理装置を示した構成図であ
る(第3実施例)。
【図9】エンジンECUによる開閉弁制御方法を示した
フローチャートである(第3実施例)。
【図10】給油量センサを示した断面図である(第4実
施例)。
【図11】給油量センサを示した平面図である(第4実
施例)。
【図12】給油量センサを示した断面図である(第5実
施例)。
【図13】自動車の蒸発燃料処理装置を示した構成図で
ある(第6実施例)。
【図14】自動車の燃料配管系を示した構成図である
(従来の技術)。
【符号の説明】
1 燃料残量計測装置 2 エンジン(内燃機関) 3 吸気管 4 燃料噴射装置 5 給油量センサ(給油量計測手段) 6 フューエルメータ(燃料残量表示手段) 7 制御回路(燃料残量記憶手段、給油量計測手段、噴
射量演算手段、パージ量演算手段、燃料残量演算手段、
燃料残量補正手段) 8 エンジンECU(開閉弁制御手段) 11 燃料タンク 12 燃料ポンプ 14 燃料噴射弁(インジェクタ) 20 燃料給油通路 31 タービンロータ 32 回転数検出回路(回転数検出手段) 41 満タンスイッチ(設定残量検出手段) 42 エンプティスイッチ(設定残量検出手段) 50 蒸発燃料処理装置 51 キャニスタ 52 連通管 55 開閉弁 57 燃料タンク周辺機器 60 整流部(燃料整流部) 62 絞り部(燃料絞り部) 70 伸縮膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G01F 1/10 B60K 15/02 Z (72)発明者 村松 俊彦 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 皆川 一二 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 松田 健 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)内燃機関に供給する液体燃料を溜め
    る燃料タンクと、 (b)この燃料タンク内に給油される液体燃料の給油量
    を計測する給油量計測手段とを備えた給油燃料計測装
    置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の給油燃料計測装置におい
    て、 前記給油量計測手段は、前記燃料タンクの燃料給油通路
    の途中に設けられ、前記燃料給油通路内を通過する液体
    燃料の流量を計測することを特徴とする給油燃料計測装
    置。
  3. 【請求項3】請求項2に記載の給油燃料計測装置におい
    て、 前記給油量計測手段は、前記燃料給油通路内を通過する
    液体燃料の流量に応じた回転速度が得られる羽根を持つ
    タービンロータ、およびこのタービンロータの羽根の回
    転数を検出する回転数検出手段を有し、この回転数検出
    手段にて検出された前記羽根の回転数と単位時間とから
    前記燃料タンク内に給油される液体燃料の給油量を計測
    することを特徴とする給油燃料計測装置。
  4. 【請求項4】請求項3に記載の給油燃料計測装置におい
    て、 前記給油量計測手段は、前記タービンロータよりも燃料
    上流側に設けられ、液体燃料の流れを整流する燃料整流
    部を有することを特徴とする給油燃料計測装置。
  5. 【請求項5】請求項3に記載の給油燃料計測装置におい
    て、 前記給油量計測手段は、前記タービンロータよりも燃料
    上流側に設けられ、液体燃料の流れを整流する燃料絞り
    部を有することを特徴とする給油燃料計測装置。
  6. 【請求項6】請求項1から請求項5のいずれか1つに記
    載の給油燃料計測装置において、 前記燃料タンクは、燃料貯蔵量に応じて伸縮することに
    より燃料上部の空間容積を減少させる伸縮膜を備えるこ
    とを特徴とする給油燃料計測装置。
  7. 【請求項7】(a)内燃機関に供給する液体燃料を溜め
    る燃料タンクと、 (b)この燃料タンク内に残されている液体燃料の残量
    を記憶する燃料残量記憶手段と、 (c)前記燃料タンク内に給油される液体燃料の給油量
    を計測する給油量計測手段と、 (d)前記内燃機関内に噴射される液体燃料の噴射量を
    算出する噴射量演算手段と、 (e)前記燃料残量記憶手段にて記憶された液体の燃料
    残量、前記給油量計測手段にて計測された液体燃料の給
    油量、および前記噴射量演算手段にて算出された液体燃
    料の噴射量に基づいて、前記燃料タンク内に残されてい
    る液体燃料の残量を算出すると共に、この液体燃料の残
    量を前記燃料残量記憶手段に記憶させる燃料残量演算手
    段とを備えた燃料残量計測装置。
  8. 【請求項8】請求項7に記載の燃料残量計測装置におい
    て、 前記燃料タンク内で揮発する蒸発燃料のパージ量を算出
    するパージ量演算手段を備え、 前記燃料残量演算手段は、前記燃料残量記憶手段にて記
    憶された液体燃料の残量、前記給油量計測手段にて計測
    された液体燃料の給油量、前記噴射量演算手段にて算出
    された液体燃料の噴射量、および前記パージ量演算手段
    にて算出された蒸発燃料のパージ量に基づいて、前記燃
    料タンク内に残されている液体燃料の残量を算出し、 前記燃料残量記憶手段は、前記燃料残量演算手段にて算
    出された液体燃料の残量を記憶することを特徴とする燃
    料残量計測装置。
  9. 【請求項9】請求項7または請求項8に記載の燃料残量
    計測装置において、 前記燃料タンク内に残された液体燃料の残量が設定残量
    に到達したことを検出する設定残量検出手段と、 この設定残量検出手段にて液体燃料の残量が設定残量に
    到達したことを検出した際に、前記燃料残量演算手段に
    て算出された液体燃料の残量を設定残量と一致させるよ
    うに液体燃料の残量を補正する燃料残量補正手段とを備
    えたことを特徴とする燃料残量計測装置。
  10. 【請求項10】請求項7から請求項9のいずれか1つに
    記載の燃料残量計測装置において、 前記燃料残量演算手段にて算出された液体燃料の残量を
    表示する燃料残量表示手段を備えたことを特徴とする燃
    料残量計測装置。
  11. 【請求項11】請求項7から請求項10のいずれか1つ
    に記載の燃料残量計測装置において、 前記燃料タンクは、燃料貯蔵量に応じて伸縮することに
    より燃料上部の空間容積を減少させる伸縮膜を備えるこ
    とを特徴とする燃料残量計測装置。
  12. 【請求項12】(a)液体燃料が給油される燃料給油通
    路を有し、内燃機関に供給する液体燃料を溜める燃料タ
    ンクと、 (b)この燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着して
    蓄えるキャニスタと、 (c)前記燃料タンクと前記キャニスタとを連通する連
    通管と、 (d)この連通管に設けられ、前記連通管を開閉する開
    閉弁と、 (e)前記燃料給油通路内を通過する液体燃料の流量に
    応じた回転速度が得られるタービンロータおよびこのタ
    ービンロータの回転数を検出する回転数検出手段を有す
    る給油量計測手段と、 (f)前記回転数検出手段にて検出した前記タービンロ
    ータの回転数が所定回転数よりも多くなると、前記燃料
    タンク内への液体燃料の給油中であると判定する給油判
    定手段と、 (g)この給油判定手段にて前記燃料タンク内への液体
    燃料の給油中であると判定された際に、前記開閉弁を開
    弁させる開閉弁制御手段とを備えた蒸発燃料処理装置。
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