燃料性状检测装置的异常检测装置的制作方法

专利名称：燃料性状检测装置的异常检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及燃料性状检测装置的异常检测装置。
背景技术：
由生物质(biomass)生产出的燃料(例如乙醇)与以往燃料(例如汽油)的混合燃料被用于汽车等的内燃机。在汽油与乙醇中理论空燃比、发热量等燃料特性是不同的。所以，乙醇一汽油混合燃料的特性根据其乙醇的浓度而发生变化。因此，为了在使用乙醇一汽油混合燃料的情况下恰当地控制内燃机，需要对燃料的乙醇浓度进行检测的装置。作为能够检测燃料的乙醇浓度的装置，公知有静电电容式的燃料性状检测装置。静电电容式燃料性状检测装置具有在燃料供给路径上设置的一对电极，对该电极间的静电电容 进行测定。在汽油与乙醇中，介电常数大不相同。因此，上述静电电容根据在电极间存在的燃料的乙醇浓度而发生变化。因此，通过测定电极间的静电电容，就能够检测出乙醇浓度。在规定了有义务搭载车载式故障诊断系统(0BD系统)的法规中，针对上述那样的静电电容式的燃料性状检测装置，也要求判定其是否正在正常动作，并在产生了异常的情况下高精度检测出该异常。在日本特开2008 - 309047号公报中作为诊断对提供给内燃机的燃料的醇浓度进行检测的醇浓度检测单元的异常的方法，公开了一种根据醇浓度检测值的变化量(例如本次值与上次值之差)是否在规定范围内来进行诊断的方法。专利文献I:日本特开2008 - 309047号公报专利文献2:日本特开2009 - 145131号公报专利文献3:日本特开平4 - 101032号公报在静电电容式燃料性状检测装置中，有时燃料中含有的橡胶(gum)成分在电极间缓缓地积蓄、或者在电极上形成锈而导致静电电容的测定值产生变化(误差)。在这样的情况下，由于无法准确地检测出燃料性状，所以需要将其检测为异常。但是，在上述的日本特开2008 — 309047号公报所公开的简易的诊断方法中，无法将上述的橡胶成分的堆积、锈的产生那样的缓慢变化检测为异常。另一方面，在日本特开平4 一 101032号公报中，公开了一种根据醇浓度传感器的输出电压值是否处于允许范围内来判定醇浓度传感器是否异常的方法。在这样的方法中，即便能够在检测值因传感器部的断线等而成为极端值的情况下检测出异常，也难以将橡胶成分的堆积、锈的产生那样小的变化检测为异常。另外，为了进行故障诊断，还考虑过再设置一对参照电极的方法，但会存在传感器构造复杂化以及大型化，成本上升等问题。而且，由于在参照电极上也会发生橡胶成分的积蓄、锈的产生等异常，所以还是存在即使与参照电极进行比较也未必能够准确地进行故障诊断这一问题
发明内容
本发明鉴于上述的问题点而提出，其目的在于，提供一种能够准确地诊断基于电极间的静电电容来检测燃料性状的燃料性状检测装置的异常的装置。为了实现上述目的，第I发明涉及的燃料性状检测装置的异常检测装置，是对燃料性状检测装置的异常进行检测的装置，其中，上述燃料性状检测装置基于在内燃机的燃料供给路径上设置的一对电极间的静电电容的测定值来检测燃料性状，上述内燃机能够使用含有规定燃料成分的燃料，上述规定燃料成分具有介电常数根据电场的频率而变化的特性，该燃料性状检测装置的异常检测装置具备频率切换单元，其将对上述两电极间施加的交变电压的频率切换成上述规定燃料成分的介电常数为不同值的多个频率；测定单元，其在上述多个频率的各个频率下测定上述静电电容；存储单元，其存储频率特性信息，上述频率特性信息是在上述燃料性状检测装置 正常的情况下燃料性状和上述静电电容的频率特性之间的关系所涉及的信息；以及诊断单元，其基于上述测定单元的测定结果和上述频率特性信息来诊断上述燃料性状检测装置的异常。另外，第2发明根据第I发明提出，其特征在于，上述频率切换单元将向上述两电极间施加的交变电压的频率切换成第I频率和第2频率，其中，上述第2频率是上述规定燃料成分的介电常数为与上述第I频率的情况下不同的值的频率，上述测定单元测定第I静电电容和第2静电电容，其中，上述第I静电电容是以上述第I频率施加了交变电压时上述两电极间的静电电容，上述第2静电电容是以上述第2频率施加了交变电压时上述两电极间的静电电容，上述频率特性信息是上述燃料性状检测装置正常的情况下上述第I静电电容与上述第2静电电容之比和燃料性状之间的关系所涉及的信息，上述诊断单元包括正常比取得单元，其基于由上述燃料性状检测装置检测出的燃料性状和上述频率特性信息来取得正常比信息，其中，上述正常比信息是上述第I静电电容与上述第2静电电容的正常比所涉及的信息；和异常判定单元，其基于上述第I静电电容的测定值、上述第2静电电容的测定值和上述取得的正常比信息，来判定上述燃料性状检测装置有无异常。另外，第3发明根据第I或者第2发明提出，其特征在于，上述正常比取得单元取得上述第I静电电容与上述第2静电电容的正常比的上限值以及下限值，在上述第I静电电容的测定值与上述第2静电电容的测定值之比没有进入到从上述上限值到上述下限值的范围的情况下，上述异常判定单元判定为上述燃料性状检测装置
存在异常。另外，第4发明基于第2或者第3发明提出，其特征在于，上述第I频率是上述燃料性状检测装置为了检测燃料性状而通常使用的频率，上述第2频率低于上述第I频率，上述规定燃料成分在上述第2频率下的介电常数高于上述规定燃料成分在上述第I频率下的介电常数高。另外，第5发明基于第I至第4发明中的任意一个提出，其特征在于，在上述内燃机启动前或者在上述内燃机中执行燃料切断的状态下上述频率切换单元将上述频率切换为上述多个频率，上述诊断单元基于此时测定出的各个频率下的静电电容的测定值来诊断上述燃料性状检测装置的异常。另外，第6发明基于第I至第5发明中的任意一个提出，其特征在于，具备第2诊断单元，上述第2诊断单元基于上述多个频率中的各个频率下的静电电容的测定值来诊断上述频率切换单元的异常。另外，第7发明基于第6发明提出，其特征在于，
在上述多个频率中的各个频率下的静电电容的测定值间的差异小于规定基准的情况下，上述第2诊断单元判定为上述频率切换单元存在异常。另外，第8发明基于第I至第7发明中的任意一个提出，其特征在于，具备相分离判定单元，上述相分离判定单元判定构成上述燃料的多种成分产生相分离的可能性，在由上述相分离判定单元判定为存在产生了上述相分离的可能性的情况下，不执行上述燃料性状检测装置的异常诊断。另外，第9发明基于第8发明提出，其特征在于，上述相分离判定单元基于上述燃料中的含水率所涉及的信息、上述规定燃料成分的浓度和上述内燃机的停止期间，来判定产生了上述相分离的可能性。根据第I发明，能够通过将对应于燃料性状而固有的与静电电容的频率特性有关的信息、和静电电容的测定值进行对照，来诊断燃料性状检测装置。因此，即便当存在燃料性状检测装置的特性缓慢变化那样的情况的异常(例如橡胶成分向电极的堆积、电极生锈等)时，也能够准确地进行诊断。根据第2发明，能够以相对简单的方法高精度进行诊断。根据第3发明，能够以相对简单的方法高精度进行诊断。根据第4发明，可以通过从通常使用的第I频率向比其低的频率即介电常数(静电电容)变得比第I频率的情况高那样的第2频率切换，来执行异常诊断。因此，能够迅速且容易地进行诊断。根据第5发明，可以在内燃机启动前或者在内燃机中执行燃料切断的状态下执行异常诊断。由此，能够保障位于电极间的燃料的性状以及温度在诊断的中途不发生变化。因此，可以通过简单的方法可靠地防止误判定。根据第6发明，由于可以诊断频率切换单元的异常，所以能够更可靠地防止对燃料性状检测装置的异常进行误判定的情况。根据第7发明，能够以简单的方法高精度地诊断频率切换单元的异常。根据第8发明，由于当存在产生燃料的相分离的可能性时，不执行燃料性状检测装置的异常诊断，所以能够可靠地防止误判定。根据第9发明，能够高精度地判定产生了相分离的可能性。


图I是用于对本发明的实施方式I的系统构成进行说明的图。图2是表示燃料的乙醇浓度、温度以及静电电容的关系的图。图3是示意性地表示电极的图。图4是示意性地表示电极间的缝隙的一部分被橡胶成分的堆积物堵塞的状态的图。图5是将电极间的缝隙中没有堆积物的正常状态下的静电电容、与有堆积物的状态下的静电电容进行比较的图。图6是表示介电常数与频率之间的关系的图。
图7是表示电极施加电压的频率与静电电容之间的关系的图。图8是用于对本发明的实施方式I中的异常检测方法进行说明的图。图9是表示电极施加电压的频率的时间变化、和静电电容、燃料温度以及乙醇浓度的检测值的例子的图。图10是在本发明的实施方式I中执行的程序的流程图。图11是在本发明的实施方式2中执行的程序的流程图。图12是在本发明的实施方式3中执行的程序的流程图。图13是在本发明的实施方式4中执行的程序的流程图。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。其中，对各图中共用的要素赋予相同的附图标记而省略重复的说明。实施方式I.图I是示意性地表示本发明的实施方式I的装置构成的图。图I所示的本实施方式的装置被搭载于使用含有来源于生物质的燃料成分(在本实施方式中设为乙醇)的燃料(在本实施方式中设为乙醇一汽油混合燃料)的汽车，除了对该燃料成分的含有浓度(在本实施方式中为乙醇含有浓度)进行检测的燃料性状检测装置的功能之外，还具有对该燃料性状检测装置的异常进行检测的异常检测装置的功能。如图I所示，本实施方式的装置具备一对电极10、12、作为燃料温度检测单元的温度传感器14、和ECU (Electronic Control Unit)50。电极10、12以及温度传感器14分别与E⑶50电连接。E⑶50电连接着设于内燃机(以下称为“发动机”)70的燃料喷射器、火花塞、节流阀等发动机控制用致动器、曲柄角传感器、空燃比传感器等发动机控制用传感器。电极10、12设置在用于从未图示的燃料箱向发动机70的燃料喷射器输送燃料的燃料通路60的内部。电极10、12都呈圆筒形，被以在大径的电极10的内侧插入小径的电极12的状态同心地配置。电极10、12被配置成其中心线与燃料通路60的燃料流动方向平行。由此，燃料能够在电极10与电极12的缝隙容易地流动。不过，本发明中的电极形状、配置并不限定于图示的构成，能够作为电容器发挥功能即可，可以是任意的形状以及配置。在电极10、12的附近设置有例如由热敏电阻等构成的温度传感器14。通过该温度传感器14，可以检测出在电极10、12间存在的燃料的温度。E⑶50具有对电极10、12间的静电电容进行测定的功能。电极10、12间的静电电容(以下简称为“静电电容”)根据电极10、12间存在的燃料的介电常数而变化。乙醇的相对介电常数约为24，汽油的相对介电常数约为2。因此，乙醇一汽油混合燃料的介电常数会根据其乙醇含有浓度(以下简称为“乙醇浓度”)而变化。因此，静电电容根据电极10、12间存在的乙醇一汽油混合燃料的乙醇浓度而变化。另外，物质的介电常数根据温度不同而发生变化。因此，静电电容也会因温度而发生变化。因此，静电电容根据电极10、12间存在的燃料的乙醇浓度和温度而发生变化。图2是表示燃料的乙醇浓度、温度以及静电电容之间的关系的图。在ECU50中预先存储有图2那样的映射(以下称为“乙醇浓度计算映射”)。E⑶50通过将测定出的静电电容和由温度传感器14检测出的燃料温度应用到图2所示的乙醇浓度计算映射，能够计算出燃料通路60内的燃料的乙醇浓度。图3是示意性地表示电极10、12的图。E⑶50向电极10、12间施加交变电压(交流电压)，来测定静电电容。在图3中，当将电极面积设为S，将电极间隔设为d，将燃料的介电常数设为ε，将静电电容设为C时，满足下述公式。
C = ε · S / d · · · (I)如果持续使用含有橡胶成分的燃料，则橡胶成分不断附着于电极10、12间的缝隙而形成堆积。图4是示意表示电极10、12间的缝隙的一部分被橡胶成分的堆积物90堵塞的状态的图。如图4所示，对夹着燃料的有效电极面积而言，正常的状态下为S，在产生了橡胶成分的堆积物90的状态下降低至S’。图5是将在电极10、12间的缝隙没有堆积物的正常状态下的静电电容、与图4所示那样有堆积物90的状态下的静电电容进行比较的图。如图5所示，在电极10、12间的缝隙有堆积物90的状态下，与正常的情况相比，静电电容变小。该理由如下所述。橡胶成分的介电常数与乙醇相比非常小。因此，在被堆积物90堵塞的电极区域中，与含有乙醇的燃料存在的电极区域相比，静电电容变小。根据上述(I)式可知，静电电容与电极面积成比例。由于如果有堆积物90，则有效的电极面积就减少为S’，所以静电电容也相应减少。而且，被堆积物90堵塞的电极区域的静电电容比存在含有乙醇的燃料的情况小。因此，整体的静电电容也比正常的状态小。因此，在电极10、12间存在堆积物90的状态下，与正常的状态相t匕，静电电容的测定值变低。其结果，在图5中，相对于正确的乙醇浓度为E，将乙醇浓度误检测为比其低的E’。因此，当在电极10、12间产生了堆积物90时，希望能够将其检测为燃料性状检测装置的异常。公知电介质的介电常数根据电场的频率而变化(介电缓和)。介电常数的频率特性按每种物质来决定。图6是针对(I)水100%、(2)乙醇100%、(3)橡胶成分这三个表示介电常数和频率的关系的图。如图6所示，水、乙醇的介电常数在高频带(通常使用频带)下恒定，但在低频带(特定使用频带)下随着频率降低而变大。因此，在燃料中含有乙醇的情况下，当向电极间10、12间施加的交变电压(以下称为“电极施加电压”)的频率处于低频带时，与处于高频带的情况相比，由于乙醇的介电常数变大，所以测定的静电电容的值也变大。另一方面，橡胶成分的介电常数如图6所示，与频率无关，是恒定的。而且，汽油的介电常数也与频率无关，几乎是恒定的。因此，橡胶成分、汽油的介电常数无论在电极施加电压为低频带的情况还是为高频带的情况下，都几乎相同。图7是表示电极施加电压的频率(以下也简称为“频率”)与静电电容的关系的图。在图7中，用El表示的实线的曲线是燃料性状检测装置正常且乙醇浓度为El的情况，用E2表示的实线的曲线是燃料性状检测装置正常且乙醇浓度为E2的情况(其中，E2 > El > O)。如图7所示，在低频带中，由于乙醇的介电常数变高，因此使得静电电容增大。另外，越是乙醇浓度高的燃料，在低频带下静电电容越大幅地上升。这样的静电电容的频率特性在将燃料温度设为恒定的情况下，成为与乙醇浓度对应的固有特性。根据本实施方式，可以利用该特性来准确地判定燃料性状检测装置有无异常。图7中的第I频率Fa是为了检测燃料的乙醇浓度而通常使用的频率。该第I频率Fa是属于图6中表示的通常使用频带的范围的规定频率。S卩，第I频率Fa属于乙醇的介电常数与频率无关而恒定那样的高频带。以下，将第I频率Fa下的静电电容设为Ca。另一方面，图7中的第2频率Fb是属于图6中表示的特定使用频带的范围的规定频率。即，第2频率Fb属于乙醇的介电常数比通常使用频带高的低频带。在检测燃料性状检测装置异常的情况下，向电极10、12间施加第2频率Fb的交变电压，来测定静电电容。以 下，将第2频率Fb下的静电电容设为Cb。在图7中，用X以及y表示的点划线的曲线表示了在电极10、12间存在橡胶成分的堆积物的情况、电极10、12上产生了锈(腐蚀)的情况、或者燃料性状检测装置的电路存在异常的情况、温度传感器14的检测值存在误差的情况等(以下将这些情况统称为“特性异常”)下的静电电容的频率特性的例子。在这些曲线X以及y中，第I频率Fa下的静电电容Ca与曲线El相等。因此，仅以第I频率Fa测定静电电容Ca，是无法判别燃料性状检测装置存在特性异常时的曲线X以及y、与燃料性状检测装置正常时的曲线El的。但是，如果燃料性状检测装置存在特性异常，则静电电容的频率特性与正常的情况不同。即，即使在第I频率Fa下静电电容Ca与曲线El偶然一致，随着频率降低与曲线El的分歧也会变大，如曲线X那样向上侧偏离、或如曲线y那样向下侧偏离。因此，除了第I频率Fa下的静电电容Ca之外，通过还测定第2频率Fb下的静电电容Cb，就能够准确地判别曲线El那样的正常的情况、和曲线X或者I那样的特性异常的情况。如图7所示，第I频率Fa下的静电电容Ca与第2频率Fb下的静电电容Cb之比在乙醇浓度El的情况下为Cbl / Cal，在乙醇浓度E2的情况下为Cb2 / Ca2，但这两者的值不同(Cbl / Cal关Cb2 / Ca2)。即，第I频率Fa下的静电电容Ca与第2频率Fb下的静电电容Cb之比根据乙醇浓度而成为不同的值。这样，在燃料性状检测装置正常的情况下，低频带(特定使用频带)下的静电电容与第I频率Fa下的静电电容Ca之比在将燃料温度设为恒定的情况下，具有与乙醇浓度对应的固有频率特性。图8是用于对本实施方式中的异常检测方法进行说明的图。图8的横轴为频率，纵轴是将各频率下的静电电容除以第I频率Fa下的静电电容而得到的值(以下称为“静电电容比”)。如上所述，静电电容比在将燃料温度设为恒定的情况下，具有与乙醇浓度对应的固有频率特性。在图8中，用U以及L表示的曲线表示了被认为正常的误差范围的静电电容比的上限值以及下限值。而且，α表示第2频率Fb下的静电电容比的正常范围的上限值，β表示第2频率Fb下的静电电容比的正常范围的下限值。由于静电电容比的频率特性根据乙醇浓度以及燃料温度而变化，所以上限值α以及下限值β也根据乙醇浓度以及燃料温度而变化。ECU50中预先存储有用于根据乙醇浓度以及燃料温度来计算第2频率Fb下的静电电容比(以下简称为“静电电容比”)的正常范围的上限值α以及下限值β的二维映射。E⑶50基于该映射(以下称为“正常比映射”)、和当前的乙醇浓度以及燃料温度，来求取上限值α以及下限值β。而且，E⑶50根据以第I频率Fa测定出的静电电容Ca、和以第2频率Fb测定出的静电电容Cb，来计算静电电容比Cb / Ca，如果该计算值位于上限值α与下限值β之间，则判定为燃料性状检测装置正常，否则判定为燃料性状检测装置存
在异常。在本实施方式中，将电极施加电压的频率以一定的时间间隔切换为第I频率Fa和第2频率Fb。图9是表示电极施加电压的频率的时间变化、和静电电容、燃料温度以及乙醇浓度的检测值的例子的图。静电电容被以规定的取样间隔测定。而且，在本实施方式中，如图9所示，按照3次取样中I次以第2频率Fb测定静电电容(图中的星标)，两次以第I频率Fa测定静电电容(图中的黑圆圈)的方式，设定了频率切换的时间间隔。需要说明的是，在图9所示的例子中，燃料温度以及乙醇浓度也被以与静电电容同样的取样间隔进行检测。在本实施方式的异常检测方法中，以在第I频率Fa下的静电电容(以下称为“第I 静电电容”)Ca的测定时、和第2频率Fb下的静电电容(以下称为“第2静电电容”)Cb的测定时，电极10、12间存在的燃料的乙醇浓度以及温度没有变化为前提。鉴于此，在本实施方式中，在第I静电电容Ca的测定时、和第2静电电容Cb的测定时，确认为乙醇浓度以及燃料温度没有变化，即使在乙醇浓度以及燃料温度中的一方发生了变化的情况下，也认为判定无效。图10是为了基于上述的原理来诊断燃料性状检测装置的异常而在本实施方式中由ECU50执行的程序的流程图。本程序被以规定时间反复执行。以下，将其执行次数用i表不。根据图10所示的程序，首先确认有无基础异常(步骤100)。由该步骤100确认的基础异常是指例如电路断线那样的通过以往的异常诊断方法就能够诊断的基础原因所引起的异常。ECU50通过其他的程序来判定有无基础异常。另一方面，本程序涉及的异常诊断是能够高精度检测由电极10、12间存在橡胶成分的堆积物的情况、电极10、12产生了锈(腐蚀)的情况、或者燃料性状检测装置的电路存在异常的情况、温度传感器14的检测值存在误差的情况等作为原因而产生的特性异常的诊断。由于当存在基础异常时，认为燃料性状检测装置明显处于异常，所以不需要执行本程序。因此，当在上述步骤100中认为存在基础异常时，处理到此结束。另一方面，当在上述步骤100中认为没有基础异常时，获取由温度传感器14检测的燃料温度T (i)、和静电电容的测定值C (i)(步骤102)。接下来，判断本次的电极施加频率是否是第I频率Fa (步骤104)。当在上述步骤104中判定为本次的频率不是第I频率Fa时，本次的频率为第2频率Fb。因此，由上述步骤102取得的静电电容测定值C(i)相当于第2静电电容Cb。另外，在本次的频率为第2频率Fb的情况下，根据图9所示的关系，上次的频率为第I频率Fa。因此，上次的静电电容测定值C (i 一 I)相当于第I静电电容Ca。所以，该情况下，由于能够通过将本次的静电电容测定值C (i)除以上次的静电电容测定值C (i - I)来计算静电电容比Cb / Ca，所以完成了异常诊断的准备。鉴于此，该情况下，接着判断本次的燃料温度T (i)与上次的燃料温度(i 一 I)是否相同(步骤106)。如前所述，在本实施方式中，以在第I静电电容Ca的测定时和第2静电电容Cb的测定时燃料温度没有变化为前提。因此，当在上述步骤106中本次的燃料温度T (i)与上次的燃料温度(i - I)不一致时，避免诊断，处理到此结束。与此相对，当在上述步骤106中本次的燃料温度T (丨)与上次的燃料温度(丨-I)相同时，为了进行诊断，首先计算静电电容比的正常范围的上限值α以及下限值β (步骤108)。如前所述，该上限值α以及下限值β可以通过将当前的乙醇浓度(上次检测出的乙醇浓度)、和当前的燃料温度T (i)应用到正常比映射中来计算。接着，通过将本次的静电电容测定值C (i)除以上次的静电电容测定值C (i - 1)，来计算静电电容比Cb / Ca，并判断该计算出的静电电容比Cb / Ca是否位于上限值α与下限值β之间(步骤110)。如果静电电容比Cb / Ca位于上限值α与下限值β之间，则预判定为燃料性状检测装置正常(步骤112)。如果静电电容比Cb / Ca不位于上限值α与下限值β之间，则预判定为燃料性状检测装置存在异常(步骤114)。在本实施方式中，如前所述，以在第I静电电容Ca的测定时与第2静电电容Cb的测定时乙醇浓度没有变化为前提。在上述步骤112或者114中进行预判定是因为在该阶段无法确认乙醇浓度没有变化。 另一方面，如果返回到在上述步骤104中判断为本次的频率为第I频率Fa的情况来继续说明，则该情况下，本次的静电电容测定值C (i)相当于第I静电电容Ca。该情况下，通过接着将由上述步骤102取得的燃料温度T (i)以及静电电容C (i)应用到图2的乙醇浓度计算映射中，来计算出乙醇浓度E (i)(步骤116)。该计算出的E (i)是当前存在于电极10、12间的燃料的乙醇浓度。接着，判断是否根据本程序的处理已经发出了正常判定(步骤118)。在已经发出了正常判定的情况下，由于不需要执行以后的处理，所以处理到此结束。另一方面，在尚未发出正常判定的情况下，接下来判断上次的频率是否是第2频率Fb (步骤120)。在上次的频率不是第2频率Fb的情况下，处理在此结束。当在上述步骤120中判断为上次的频率是第2频率Fb时，上次的静电电容测定值CCi- I)相当于第2静电电容Cb。另外，该情况下，大上次的频率为第I频率Fa，检测出乙醇浓度。该情况下，接下来判断本次检测出的乙醇浓度E (i)、与大上次检测出的乙醇浓度E (i — 2)是否相同(步骤122)。当本次的乙醇浓度E (i)与大上次的乙醇浓度E (i -2)不一致时，诊断的前提不成立。所以，该情况下，在由上述步骤112或者114发出了预判定的情况下，取消该预判定(步骤124)，本程序的处理在此结束。与此相对，当在上述步骤122中判断为本次的乙醇浓度E(i)与大上次的乙醇浓度E (i — 2)相同时，能够进行诊断。该情况下，首先判断是否在上述步骤112或者114发出了预判定(步骤126),在已经发出了预判定的情况下,该预判定被确定而成为正式判定(步骤128)。另一方面，在没有发出预判定的情况下，与前述同样地判定有无异常。即，首先判断本次的燃料温度T (i)与上次的燃料温度(i - I)是否相同(步骤130)，在本次的燃料温度T (i)与上次的燃料温度(i 一 I)不一致的情况下，避免诊断，处理到此结束。在本次的燃料温度T (i)与上次的燃料温度(i - I)相同的情况下，为了进行诊断，通过将当前的乙醇浓度E (i)和当前的燃料温度T (i)应用到正常比映射中，来计算静电电容比的正常范围的上限值α以及下限值β (步骤132)。接着，通过将上次的静电电容测定值C (i 一 I)除以本次的静电电容测定值C(i)，来计算出静电电容比Cb / Ca，并判断该计算出的静电电容比Cb / Ca是否处于上限值α与下限值β之间(步骤134)。如果静电电容比Cb / Ca处于上限值α与下限值β之间，则判定(正式判定)为燃料性状检测装置正常(步骤136)。如果静电电容比Cb / Ca不处于上限值α与下限值β之间，则判定(正式判定)为燃料性状检测装置存在异常(步骤138)。在因上述任意一个结果而结束了本程序的处理后，对执行次数i加I (步骤140)。此外，在本实施方式中，如图9所示，将频率中的3次中的I次切换为第2频率Fb，但由于在发出了正式判定之后不需要向第2频率Fb切换，所以也可以停止该切换而将频率固定为第I频率Fa。在将频率固定为第I频率Fa的情况下，具有每次都能够检测乙醇浓度这一优点。根据以上说明的本实施方式，能够通过将对应于燃料性状(乙醇浓度)而固有的与静电电容的频率特性相关的信息、和静电电容的测定值相互对照，来诊断燃料性状检测装置。因此，即便当存在燃料性状检测装置的特性缓慢变化那样的情况的异常(例如橡胶成分向电极的堆积、电极生锈等)时，也能够准确地进行诊断。
此外，在本实施方式中，以检测乙醇一汽油混合燃料的乙醇浓度的燃料性状检测相值为例进行了说明，但作为本发明的对象的燃料性状检测装置并不限定于检测含有乙醇燃料的性状的装置，例如也可以将对含有检测含有ETBE (乙基叔丁基醚)燃料、含有脂肪酸甲酯燃料的性状的装置等具有介电常数根据频率而变化的特性的燃料成分的燃料的性状进行检测的装置作为对象，来广泛地应用本发明。另外，在本实施方式中，基于在第I频率Fa和第2频率Fb这2个点测定出的静电电容，进行了异常诊断，但在本发明中，也可以在3个点或者3个点以上的点测定静电电容的基础上，来进行异常诊断。在上述的实施方式I中，E⑶50相当于上述第I发明中的“频率切换单元”、“测定单元”以及“存储单元”，正常比映射相当于上述第I发明中的“频率特性信息”。另外，通过E⑶50执行图10所示的程序的处理来实现上述第I发明中的“诊断单元”，通过E⑶50执行上述步骤108、132的处理来实现上述第2以及第3发明中的“正常比取得单元”，通过E⑶50执行上述步骤110、112、114、134、136、138的处理来实现上述第2以及第3发明中的“异常判定单元”。实施方式2.接下来，参照图11对本发明的实施方式2进行说明，以与上述实施方式I的不同点为中心进行说明，针对相同的事项简化或者省略其说明。本实施方式的硬件构成与实施方式I相同。在前述的实施方式I中，总是将频率定期切换为第I频率Fa和第2频率Fb来测定静电电容。然后，在确认了故障诊断的前提条件、即乙醇浓度以及燃料温度没有变化的情况下，进行诊断。与此相对，在本实施方式中，当处于乙醇浓度以及燃料温度确实没有变化的状况时，将频率切换为第2频率Fb来测定静电电容，进行诊断。由此，能够避免将频率不必要地切换为第2频率Fb。作为乙醇浓度以及燃料温度确实没有变化的状况，可举出发动机70启动前、或者来自发动机70的燃料喷射器的燃料喷射被暂时停止的燃料切断执行的状态下。在发动机70启动前、或者燃料切断的执行状态下，由于燃料通路60内的燃料不流动而处于滞留的状态，所以即使在向燃料箱供给了乙醇浓度不同的燃料不久之后，位于电极10、12间的燃料的乙醇浓度也不会变化。另外，由于诊断在短时间内结束，所以在该期间即使电极10、12间的燃料温度因从外部受到的热而变化，也可以忽视。鉴于此，在本实施方式中，在发动机70启动前、或者燃料切断执行的状态下将频率切换为第2频率Fb，来进行诊断。图11是为了实现上述的功能而在本实施方式中由ECU50执行的程序的流程图。根据图11所示的程序，首先判断燃料性状检测装置是否起动(步骤200)。在燃料性状检测装置已经起动的情况下，判断故障诊断是否结束(步骤202 )。在燃料性状检测装置尚未起动的情况、或者故障诊断已经结束的情况下，在此结束处理。另一方面，当在上述步骤202中判断为故障诊断尚未结束时，接下来判定当前的状态是否与发动机70启动前或者燃料切断执行状态下相符(步骤204)。这里所说的发动机启动前是指虽然存在发动机启动要求但尚未启动的状态、或者通过启动马达使发动机70启动了的状态、或者在以发动机70和电动机作为动力源的混合动力车辆中使发动机70停
止而仅以电动机的动力进行行驶的状态。另外，燃料切断包括在发动机70减速时且发动机转速比规定转速高的情况下停止燃料向发动机70供给的减速燃料切断、在车速超过了规定的限制速度的情况下停止燃料向发动机70供给的高速燃料切断。当在上述步骤204中判定为既不是发动机70启动前，也不是燃料切断的执行状态下时，到此结束处理。与此相对，当在上述步骤204中判定为对应于发动机70启动前或者燃料切断状态下时，能够执行诊断。该情况下，首先获取由温度传感器14检测到的燃料温度T、和第I频率Fa下的静电电容的测定值(即第I静电电容Ca)，并且通过将这些值应用到图2的乙醇浓度计算映射中来计算出乙醇浓度E(步骤206)。接下来，频率被切换为第2频率Fb，来测定静电电容(即第2静电电容Cb)(步骤208)。接着，判断在取得第I静电电容Ca时(步骤206)与取得第2静电电容Cb时(步骤208)之间发动机70是否启动，或者燃料切断是否结束(步骤210)。在发动机70启动的情况下，或者燃料切断结束的情况下，由于存在乙醇浓度、燃料温度正在变化的可能性，所以避免诊断，到此结束处理。另一方面，当在上述步骤210中判断为发动机70没有启动，或者燃料切断没有结束时，可以进行诊断。该情况下，首先通过将当前的乙醇浓度E、和当前的燃料温度T应用到正常比映射，来计算出静电电容比的正常范围的上限值α以及下限值β (步骤212)。接着，计算出静电电容比Cb / Ca，并判断该计算出的静电电容比Cb / Ca是否处于上限值α与下限值β之间(步骤214)。如果静电电容比Cb / Ca处于上限值α与下限值β之间，则判定为燃料性状检测装置正常(步骤216)。如果静电电容比Cb / Ca不位于上限值α与下限值β之间，则判定为燃料性状检测装置存在异常(步骤218)。根据上述的实施方式2，除了能够获得与前述的实施方式I相同的效果之外，还能够将频率切换为第2频率Fb的频度抑制为所需的最小限度。在上述的实施方式2中，通过ECU50执行图11所示的程序的处理来分别实现上述第5发明中的“频率切换单元”以及“诊断单元”。实施方式3.接下来，参照图12对本发明的实施方式3进行说明，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，对于相同的事项简化或者省略其说明。本实施方式的硬件构成与实施方式I相同。本实施方式能够与前述的实施方式I或者2组合来实施。在本实施方式中，当检测燃料性状检测装置的异常时，判定电极施加频率是否从第I频率Fa正确地切换为第2频率Fb。在万一频率没有从第I频率Fa正确地切换为第2频率Fb的情况下，由于无法准确检测燃料性状检测装置的异常，所以禁止异常诊断。在实际的频率未被正确地切换为第2频率Fb，而保持第I频率Fa的状态测定了第2静电电容Cb的情况下，作为第2静电电容Cb而测定出的值与第I静电电容Ca的差异几乎消除，两者成为几乎相同的值。因此，静电电容比Cb / Ca成为I或者接近于I的值。鉴于此，在本实施方式中，当静电电容比Cb / Ca小于规定的判定值Y时，判定为频率切换存在异常。判定值Y是大于I且比静电电容比的正常范围的下限值β小的规定值。即，β> Y > I0不过，由于汽油的介电常数与频率无关，几乎是恒定的，所以在燃料是汽油100 %的情况下，或者乙醇浓度低的情况下，即使频率被正确地切换为第2频率Fb，第2静电电容Cb也成为与第I静电电容Ca几乎相同的值。因此，Cb / Ca I。在这样的情况下，即使Cb / Ca < Y，也不应该判定为频率切换存在异常。因此，在乙醇浓度为规定阈值以下的情况下，不进行频率切换的异常诊断。 图12是为了诊断频率切换的异常而由ECU50执行的程序的流程图。在本实施方式中，图12的程序与前述的图10或者图11的程序一并执行。根据图12所示的程序，首先判断乙醇浓度E是否大于规定的阈值EL (步骤300)。阈值EL是为了将汽油100%的情况或者乙醇浓度低的情况除去而预先设定的值。在乙醇浓度E为阈值EL以下的情况下，不进行频率切换的异常诊断，处理在此结束。另一方面，在乙醇浓度E比阈值EL高的情况下，判断静电电容比Cb / Ca是否小于Y (步骤302)。在其结果为Cb / Ca < Y的情况下，判定为频率切换存在异常(步骤304)。在判定为频率切换存在异常的情况下，由于无法准确地针对燃料性状检测装置的异常，所以禁止异常诊断的执行。在上述的实施方式3中，通过E⑶50执行图12所示的程序的处理来实现上述第6以及第7发明中的“第2诊断单元”。实施方式4.接下来，参照图13对本发明的实施方式4进行说明，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，针对相同的事项简化或者省略其说明。本实施方式的硬件构成与实施方式I相同。本实施方式可与前述的实施方式I至3中任意一个组合实施。公知如果乙醇一汽油混合燃料被加水而进行放置，则会分离成乙醇成分的相和汽油成分的相。因此，在发动机70的燃料供给路径内，也存在当燃料的含水率高、乙醇浓度高、发动机停止期间长时，燃料相分离成乙醇和汽油的可能性。在产生了相分离的情况下，由于静电电容的测定值也受其影响而出现变化，所以在进行了燃料性状检测装置的诊断的情况下，存在与装置正常无关而错误判定为异常之虞。鉴于此，在本实施方式中，当存在产生了燃料的相分离的可能性时，禁止异常诊断的执行。图13是为了实现上述的功能而由E⑶50执行的程序的流程图。在本实施方式中，图13的程序与前述的图10或者图11的程序一并执行。根据图13所示的程序，首先判断乙醇浓度E是否大于规定的阈值EH (步骤400)。由于在乙醇浓度E为阈值以下的情况下，可以判定为没有产生相分离的可能性，所以到此结束处理。另一方面，在乙醇浓度E高于阈值EH的情况下，接下来判断发动机70从上次停止到本次启动为止的停止期间S是否长于规定的阈值τ (步骤402)。阈值τ例如为数日 数周间左右。由于在发动机停止期间S为阈值τ以下的情况下，可判定为没有产生相分离的可能性，所以在此结束处理。另一方面，在发动机停止期间S比阈值τ长的情况下，接下来判断燃料的含水率W是否高于规定的阈值Θ (步骤404)。含水率W只要由含水率传感器(未图示)检测即可，或者通过公知的方法(例如日本特开2009 - 145131号公报所公开的方法)推断即可。由于在含水率W为阈值Θ以下的情况下，可以判断为没有产生相分离的可能性，所以在此结束处理。与此相对，在乙醇浓度E高于阈值H!、发动机停止期间S长于阈值τ且含水率W高于阈值Θ的情况下，可以判断为有产生燃料的相分离的可能性。该情况下，由于存在无法准确诊断燃料性状检测装置的异常的可能性，所以为了避免误诊而禁止异常诊断的执行(步骤406)。在上述的实施方式4中，通过E⑶50执行上述步骤400、402、404的处理来实现上 述第8以及第9发明中的“相分离判定单元”。此外，在本发明中，也可以当存在产生了燃料的相分离的可能性时、含水率高时，在准备了排除它们的影响的方法的情况下，执行燃料性状检测装置的诊断。例如，当存在产生了燃料的相分离的可能性时，能够通过设置对电极10、12附近的燃料进行搅拌来消除相分尚那样的机构，或根据公知的方法(例如日本特开2009 — 145131号公报所公开的方法)修正含水率的影响，来准确地执行燃料性状检测装置的诊断。附图标记说明10、12 —电极；14 —温度传感器；50 — E⑶；60 —燃料通路；70 —发动机；90 —堆积物。
权利要求
1.一种燃料性状检测装置的异常检测装置，是对燃料性状检测装置的异常进行检测的装置，其中，上述燃料性状检测装置基于在内燃机的燃料供给路径上设置的一对电极间的静电电容的测定值来检测燃料性状，上述内燃机能够使用含有规定燃料成分的燃料，上述规定燃料成分具有介电常数根据电场的频率而变化的特性，上述燃料性状检测装置的异常检测装置的特征在于，具备 频率切换单元，其将对上述两电极间施加的交变电压的频率切换成上述规定燃料成分的介电常数为不同值的多个频率； 测定单元，其在上述多个频率中的各个频率下测定上述静电电容； 存储单元，其存储频率特性信息，上述频率特性信息是在上述燃料性状检测装置正常的情况下燃料性状和上述静电电容的频率特性之间的关系所涉及的信息；以及 诊断单元，其基于上述测定单元的测定结果和上述频率特性信息来诊断上述燃料性状检测装置的异常。
2.根据权利要求I所述的燃料性状检测装置的异常检测装置，其特征在于， 上述频率切换单元将向上述两电极间施加的交变电压的频率切换成第I频率和第2频率，其中，上述第2频率是上述规定燃料成分的介电常数为与上述第I频率的情况下不同的值的频率， 上述测定单元测定第I静电电容和第2静电电容，其中，上述第I静电电容是以上述第I频率施加了交变电压时上述两电极间的静电电容，上述第2静电电容是以上述第2频率施加了交变电压时上述两电极间的静电电容， 上述频率特性信息是上述燃料性状检测装置正常的情况下上述第I静电电容与上述第2静电电容之比和燃料性状之间的关系所涉及的信息， 上述诊断单元包括 正常比取得单元，其基于由上述燃料性状检测装置检测出的燃料性状和上述频率特性/[目息来取得正常比 目息，其中，上述正常比 目息是上述第I静电电容与上述第2静电电容的正常比所涉及的信息；和 异常判定单元，其基于上述第I静电电容的测定值、上述第2静电电容的测定值和上述取得的正常比信息，来判定上述燃料性状检测装置有无异常。
3.根据权利要求2所述的燃料性状检测装置的异常检测装置，其特征在于， 上述正常比取得单元取得上述第I静电电容与上述第2静电电容的正常比的上限值以及下限值， 在上述第I静电电容的测定值与上述第2静电电容的测定值之比没有进入到从上述上限值到上述下限值的范围的情况下，上述异常判定单元判定为上述燃料性状检测装置存在异常。
4.根据权利要求2或3所述的燃料性状检测装置的异常检测装置，其特征在于， 上述第I频率是上述燃料性状检测装置为了检测燃料性状而通常使用的频率， 上述第2频率低于上述第I频率， 上述规定燃料成分在上述第2频率下的介电常数高于上述规定燃料成分在上述第I频率下的介电常数。
5.根据权利要求I 4中任意一项所述的燃料性状检测装置的异常检测装置，其特征在于， 在上述内燃机启动前或者在上述内燃机中执行燃料切断的状态下上述频率切换单元将上述频率切换为上述多个频率，上述诊断单元基于此时测定出的各个频率下的静电电容的测定值来诊断上述燃料性状检测装置的异常。
6.根据权利要求I 5中任意一项所述的燃料性状检测装置的异常检测装置，其特征在于， 具备第2诊断单元，上述第2诊断单元基于上述多个频率中的各个频率下的静电电容的测定值来诊断上述频率切换单元的异常。
7.根据权利要求6所述的燃料性状检测装置的异常检测装置，其特征在于， 在上述多个频率中的各个频率下的静电电容的测定值间的差异小于规定基准的情况下，上述第2诊断单元判定为上述频率切换单元存在异常。
8.根据权利要求I 7中任意一项所述的燃料性状检测装置的异常检测装置，其特征在于， 具备相分离判定单元，上述相分离判定单元判定构成上述燃料的多种成分产生了相分离的可能性， 在由上述相分离判定单元判定为存在产生了上述相分离的可能性的情况下，不执行上述燃料性状检测装置的异常诊断。
9.根据权利要求8所述的燃料性状检测装置的异常检测装置，其特征在于， 上述相分离判定单元基于上述燃料中的含水率所涉及的信息、上述规定燃料成分的浓度和上述内燃机的停止期间，来判定产生了上述相分离的可能性。
全文摘要
本发明的目的在于准确地诊断基于电极间的静电电容来检测燃料性状的燃料性状检测装置的异常。本发明的燃料性状检测装置的异常检测装置是对基于在内燃机的燃料供给路径上设置的一对电极间的静电电容的测定值来检测燃料性状的燃料性状检测装置的异常进行检测的装置，上述内燃机能够使用含有具有介电常数根据电场的频率而变化的特性的规定燃料成分的燃料，上述异常检测装置具备频率切换单元，其将对两个电极间施加的交变电压的频率切换成多个频率；测定单元，其在多个频率的各个频率下测定静电电容；存储单元，其存储有燃料性状检测装置正常的情况下的、与燃料性状和静电电容的频率特性之间的关系有关的信息即频率特性信息；以及诊断单元，其基于频率特性信息和测定单元的测定结果来诊断燃料性状检测装置的异常。
文档编号F02M37/00GK102859175SQ201080066200
公开日2013年1月2日 申请日期2010年4月15日 优先权日2010年4月15日
发明者佐佐木敬规, 若尾和弘, 笹井美江 申请人:丰田自动车株式会社