燃料性质传感器的异常判定设备和燃料性质传感器的异常判定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃料性质传感器的异常判定设备和判定燃料性质传感器的异常的方法。
【背景技术】
[0002]例如，日本专利申请公报N0.2010-256038 (JP2010-256038 A)公开一种关于作为燃料性质传感器之一的酒精浓度传感器的异常判定的技术，特别地，一种判定堆积(stack)异常的有无的技术，在堆积异常情况下，酒精浓度传感器的输出显示定值，不能显示与酒精浓度对应的变化。在JP 2010-256038 A中，在第一周期或第二周期的2个不同周期之间，切换酒精浓度传感器的检测电极的充电周期和放电周期。作为酒精浓度传感器的输出，检测与第一和第二周期的每个中的检测电极的静电电容对应的输出。在JP 2010-256038 A中，当其中两个输出之间的差异不大于预定值的状态持续时，酒精浓度传感器被判断为处于堆积异常的状态。
[0003]在JP 2010-256038 A中，当按多个不同的频率重复开关的0N/0FF时，检测电极按不同的周期被充电和放电。不过，当需要切换多个频率以检测燃料性质传感器的故障时，由于精确地进行所述切换的电路等，认为关于燃料性质传感器的成本增大。此外，与充电和放电的周期一致的传感器输出的变化的特性随燃料的成分而变化。于是，当利用多个周期进行异常判定时，必须对于多个周期中的每个周期应用考虑到每种燃料的特性的适应，从而认为进行所述适应的工时增大。
【发明内容】
[0004]为了解决如上所述的问题，完成了本发明，本发明意图提供一种燃料性质传感器的异常判定设备，所述异常判定设备能够在不切换施加电压的频率的情况下，判定是否发生其中与燃料性质对应的正确值不能被输出给燃料性质传感器的异常，以及异常判定方法。
[0005]作为本发明的第一方面的具有被配置为感测被检燃料的静电电容的感测部分的燃料性质传感器的异常判定设备包括第一获取部分，所述第一获取部分被配置成获取第一输出，所述第一输出是在向感测部分施加预定电压的状态下，燃料性质传感器的输出；第二获取部分，所述第二获取部分被配置成获取第二输出，所述第二输出是在未向感测部分施加电压的状态下，燃料性质传感器的输出；和判定部分，所述判定部分被配置成通过比较第一输出和第二输出，判定燃料性质传感器是否异常。
[0006]在所述第一方面，当第一输出和第二输出之差小于第一基准值时，判定部分判定燃料性质传感器异常。
[0007]在所述第一方面，判定部分通过比较第二输出和当感测部分的静电电容为O时的燃料性质传感器的输出，进一步判定燃料性质传感器是否异常。
[0008]在所述第一方面，当第二输出和当感测部分的静电电容为O时的燃料性质传感器的输出之差大于第二基准值时，判定部分判定燃料性质传感器异常。
[0009]作为本发明的第二方面的一种判定燃料性质传感器的异常的方法包括获取第一输出，所述第一输出是在向感测被检燃料的静电电容的燃料性质传感器的感测部分施加预定电压的状态下，燃料性质传感器的输出；获取第二输出，所述第二输出是在未向感测部分施加电压的状态下，燃料性质传感器的输出；和通过比较第一输出和第二输出，判定燃料性质传感器是否异常。
[0010]按照本发明的第一和第二方面，通过比较当向燃料性质传感器的感测部分施加预定电压时的输出，和当未施加电压时的输出，能够检测燃料性质传感器的异常。从而，仅仅通过切换电压的施加状态和电压的未施加状态，就能够检测燃料性质传感器的异常，即，不需要切换施加电压的多个频率来判定异常。于是，能够简化异常判定设备，从而能够低成本地进行燃料性质传感器的异常判定。
【附图说明】
[0011]下面参考附图，说明本发明的例证实施例的特征、优点及技术和产业意义，附图中，相同的附图标记表示相同的元件，其中:
[0012]图1是说明本发明的实施例中的包括酒精浓度传感器的异常判定设备的系统的整个结构的示图；
[0013]图2是示意表示酒精浓度传感器的基本结构的示图；
[0014]图3A、图3B和图3C是说明本发明的实施例中的酒精浓度传感器正常时和异常时之间的输出变化的示图；和
[0015]图4是说明在本发明的实施例中执行的控制例程的流程图。
【具体实施方式】
[0016]实施例
[0017][实施例的系统的整个结构]
[0018]图1是说明本发明的实施例中的包括酒精浓度传感器的异常判定设备的系统的整个结构的示图。在图1的系统中，内燃机2是能够利用酒精(这里乙醇)和基于碳氢化合物的燃料(这里汽油)的混合燃料的FFV(灵活燃料汽车)的内燃机。
[0019]在内燃机2的各个汽缸中，安装供给燃料的燃料喷射阀10。燃料通道12连接到燃料喷射阀10。燃料通道12的上游侧连接到存放燃料的燃料箱14。在燃料通道12中，安装燃料栗16。在燃料通道12的燃料栗16的下游，安装作为燃料性质传感器之一的酒精浓度传感器18。在本实施例中，酒精浓度传感器18是生成与被检燃料的乙醇浓度对应的输出的传感器。
[0020]图1的系统包括E⑶20。E⑶20电连接到包括酒精浓度传感器18在内的各个传感器，并取得这些传感器的输出。ECU 20电连接到诸如燃料栗16和燃料喷射阀10之类的致动器，处理取得的各个传感器的信号，并按照预定控制程序操作这些致动器。
[0021][酒精浓度传感器的结构和浓度检测]
[0022]图2是示意表示酒精浓度传感器18的基本结构的示图。酒精浓度传感器18是静电电容式传感器。酒精浓度传感器18包括如图2中所示的感测部分30。感测部分30包括布置在隔开电极间距离d的相对位置的一对电极32。电极32的彼此面对的表面具有表面积S。当酒精浓度传感器18安装在燃料通路12中时，感测部分30的电极32布置在燃料通路12内部，并且在电极32之间流动的燃料是被检燃料。
[0023]对于一对电极32，借助图中未图示的电路，在电极32之间施加预定的AC电压。当向一对电极32施加电压时的静电电容C按照存在于电极32之间的燃料的介电常数ε变化。具体地，电极32之间的静电电容C可用具有电极间距离d、电极32的表面积S、和电极32之间的材料(即，被检燃料)的介电常数ε的下式(I)表示。静电电容C= ε XS/d...(I)
[0024]这里，燃料的介电常数ε是每个燃料成分的本征值，是按照燃料的乙醇浓度变化的值。于是，根据电极32之间的静电电容C，能够计算燃料的乙醇浓度。未图示的包括运算放大器和增益电阻的电路连接到感测部分30。借助所述电路，从感测部分30输出与电极32之间的静电电容C对应的电压，作为传感器输出Vet。
[0025]现在，酒精浓度传感器18包含起本实施例中的异常判定设备作用的微计算机36。微计算机36取得来自感测部分30的输出，计算对应于所述输出的酒精浓度。此外，微计算机36借助控制信号，切换其中在感测部分30的电极32之间施加AC电压的状态，和其中不施加电压的状态。此外，微计算机36电连接到ECU 20，把关于酒精浓度传感器18的信息的信号输出给E⑶20，从E⑶20输入关于内燃机2的运转状态等的信息的信号。
[0026][实施例的异常判定控制]
[0027]在本实施例中，酒精浓度传感器18的微计算机36进行酒精浓度传感器18的异常判定控制。更具体地，判定是否发生其中酒精浓度传感器18的传感器输出被固定为恒定输出而不变化的所谓堆积异常。
[0028]图3A-图3C是说明本实施例1中的异常判定控制的示图，表示当酒精浓度传感器18正常和异常时的输出变化。在图3A-图3C中，水平轴表示公共时间。此外，图3A表示施加的电压V，图3B表示当酒精浓度传感器18正常时的传感器输出，而图3C表示当在酒精浓度传感器18中发生堆积异常时的传感器输出。
[0029]在本实施例中，如图3A中所示，在时间TO之前，在感测部分30的电极32之间，施加作为AC电压的施加电压V，在时间T0，施加电压被停止，而在时间TO之后，不施加所述电压。
[0030]如图3B中所示，当酒精浓度传感器18正常时，时间TO之前的感测部分30的传感器输出Vet对应于存在于电极32之间的燃料的乙醇浓度。当在时间T0，停止施加电压V的施加时，在响应延迟时间过去之后，传感器输出Vet变成电压施加停止时的电压Vsb。当不施加电压时的正常传感器输出Vsb是当静电电容C为O时的输出，S卩，不受燃料浓度影响的每个酒精浓度传感器18的特征值。
[0031]另一方面，如图3C中所示，当在酒精浓度传感器18中发生堆积异常时，与施加电压V被施加还是电压施加被停止无关，传感器输出Vet都被固定为恒定输出，而不变化。
[0032]如上所述，在本实施例中，获得第一输出Vet和第二输出Vs，第一输出Vet是在施加电压V被施加的状态下的传感器输出，而第二输出Vs是在电压施加被停止并且预定响应延迟时间已过去之后的预定时刻Tl的输出。随后，当根据第一输出Vet和第二输出Vs被判定为对应于下述(I)和(2)时，判定在酒精浓度传感器18中发生堆积异常。
[0033](I)当在当施加电压V被施加时，和在电压施加被停止后之间，传感器输出完全相同或者几乎相同时，(2)当在电压施加被停止时的第二输出Vs不同于在静电电容为O时的输出Vsb时。
[0034]依据第一输出Vet和第二输出Vs之间的差值(Vet-Vs)的绝对值是否小于第一基准值Refl，判定是否对应于上面说明的(I)。这里，第一基准值Refl被视情况设定为0，或者O附近的在判定第一输出和第二输出几乎相同的区域中的上限附近的值。微计算机36预先保存所述值。
[0035]依据第二输出Vs和当静电电容为O时的输出Vsb之间的差值(Vs-Vsb)的绝对值是否大于第二基准值Ref2，判定是否对应于上面说明的(2)。这里，第二基准值Ref2被视情况设定为判定两个输出不同的区域中的上限附近的值。微计算机36预先保存第二基准值Ref2和当静电电容为O时的输出Vsb的值。
[0036]图4是说明在本发明的实施例中执行的控制例程的流程图。图4的例程是在内燃机2的运转期间，每隔固定时间反复执行的例程。
[0037]在图4的例程中，首先，判定浓度检测条件是否成立(S102)。浓度检测条件是视情况设定并预先保存在微计算机36中的为稳定地测量燃料的乙醇浓度所必需的条件。作为具体的浓度检测条件，例如，可以列举内燃机2是否在起动之后和在预热之后，酒精浓度传感器18是否有故障，和在浓度检测期间是否施加电压V。当在步骤S102，未