内燃机的异常检测装置的制作方法

专利名称：内燃机的异常检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种依据使用燃料的性质控制运转的内燃机用的异常检测装置，特别涉及一种能够检测燃料性质的辨别所用的燃料性质传感器的异常的异常检测装置。
背景技术：
在所谓的FFV (Flexible Fuel Vehicle，灵活燃料汽车)中装设有能使用各种性质的燃料的内燃机。作为在那种FFV用内燃机中使用的燃料的例子，可以例举出乙醇混合汽油。在将乙醇混合汽油用作内燃机的燃料的情况下，由于乙醇和汽油的每单位体积的发热量大不相同，所以需要依据燃料的乙醇浓度调整空燃比。因此，在使用乙醇混合汽油的内燃机中，为了辨别所使用的燃料的性质、详细而言是乙醇浓度，该内燃机具有作为燃料性质传感器的一种的乙醇浓度传感器。作为乙醇浓度传感器，优选使用静电电容式传感器、透光式传感器和光折射率式传感器。将利用乙醇浓度传感器计量得到的燃料的乙醇浓度用作内燃机的空燃比控制中的参数。由此，无论在使用多大乙醇浓度的燃料的情况下，都能不仅获得期望的扭矩，还能确保令人满意的排放性能。这样，FFV用内燃机中的燃料性质传感器在确保内燃机的性能的方面具有重要的作用。但是，与使用其他传感器的情况同样，不保证燃料性质传感器始终正常地发挥功能。有时在燃料性质传感器中发生断线、短路或传感器元件的老化等某些异常。在那样的情况下，当使用燃料性质传感器的输出值进行内燃机的控制时，不能进行与使用燃料的性质相符的适当的运转，导致排放性能、燃料消耗性能这样的内燃机的性能恶化。因而，在燃料性质传感器发生了某些异常的情况下，希望准确地检测异常的发生，以能够快速地采取修理、更换这样的适当的应对。关于这种课题，在日本特开2010 - 038052号公报(以下称作专利文献I)中公开了如下技术对乙醇浓度传感器的输出值设定上限阈值和下限阈值，在输出值超出上限阈值或下限阈值的那样的情况下，判定乙醇浓度传感器发生了异常。在该公报所公开的技术中，也着眼于即使乙醇浓度相同，乙醇浓度传感器的输出值也因燃料温度的不同而不同的这一事项，依据由燃料温度传感器计量得到的燃料温度，将上限阈值和下限阈值的各值设定成不同的值。但是，在专利文献I所述的技术中，不一定能准确地检测乙醇浓度传感器的异常。在乙醇浓度传感器中特别容易发生且对内燃机的控制的影响较大的异常之一是称作“输出恒定值(stack)”的现象。输出恒定值是乙醇浓度传感器的输出值恒定为固定值的现象。在乙醇浓度传感器的输出值处于上限阈值与下限阈值之间的情况下，也可能发生这种输出恒定值，所以可能无法利用专利文献I所述的技术将输出恒定值检测为异常。关于检测传感器的输出恒定值的方法，例如如日本特开2000 - 303898号公报(以下称作专利文献2)所述，公知静电电容式的温度传感器。专利文献2所述的方法是如下方法计算由温度传感器计量得到的内燃机起动后的最大水温与最小水温的差，在该差较小的情况下，判定发生了输出恒定值。但是，很难将该方法应用在乙醇浓度传感器的输出恒定CN 102918244 A
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值检测中。这是因为，与燃料温度不同，只要未供油，就不能改变燃料的乙醇浓度。另外，当着眼于专利文献I所述的乙醇浓度传感器的相对于燃料温度的输出特性时，作为一方案，可以根据乙醇浓度传感器的输出值是否因燃料温度的变化而发生变化，来判定是否发生了输出恒定值。但是，在使用乙醇浓度为0%的燃料的情况下，即使燃料温度变化，乙醇浓度传感器的输出值也几乎不变。因而，在该方案中，存在不能辨别是使用了乙 醇浓度为0%的燃料，还是发生了输出恒定值的问题。作为燃料性质传感器的异常检测用的其他方法，有日本特开2008 - 014741号公报(以下称作专利文献3)所述的方法。专利文献3所述的异常检测方法以如下结构为前提在燃料箱的入口设有测量室，在该测量室中安装有燃料性质传感器。另外，还包括如下前提燃料性质传感器构成为在测量室的测量空间中有燃料的情况下和没有燃料的情况下，分别输出不同水平的信号。采用成为这些前提的结构，虽然燃料不会积存在平常的测量空间内，但是通过向燃料箱供油，燃料暂时积存在测量空间中，受到测量空间的燃料的存在的影响，燃料性质传感器的信号水平发生变化。因而，只要在供油时未自燃料性质传感器输出适当的信号，就能判断为燃料性质传感器发生了某些异常。但是，专利文献3所述的技术在准确地辨别使用燃料的性质的这一点上存在问题。作为用于控制内燃机的信息所必需的燃料性质是，自燃料箱供给到内燃机中的燃料、详细而言是自喷射器喷射的燃料的燃料性质。但是，采用专利文献3所述的结构，利用燃料性质传感器辨别的燃料性质是供给到燃料箱中的燃料的性质，不是自喷射器喷射的燃料的性质。在能使用各种性质的燃料的FFV用内燃机中，燃料箱内的燃料和新供给的燃料的燃料性质未必一致。因此，在专利文献3所述的技术中，由燃料性质传感器辨别的燃料性质和实际自喷射器喷射的燃料的性质不同的可能性较高，很难进行与使用燃料的性质相对应的适当的空燃比控制。此外，专利文献3所述的技术在准确地检测燃料性质传感器的异常、特别是输出恒定值方面，也不能说是充分的。例如，只要燃料性质传感器的输出值恒定为在测量空间中不存在燃料的情况下的输出水平，就能根据供油时的燃料性质传感器的输出水平检测输出恒定值的发生。但是，当燃料性质传感器的输出值恒定为在测量空间中存在燃料的情况下的输出水平时，即使在直接供油时，也能保持该输出水平，结果判断为燃料性质传感器正常地工作。也就是说，在专利文献3所述的技术中，不能将上述情况作为输出恒定值而检测出来。如上所述，以往提出的用于检测燃料性质传感器的异常的技术在准确地检测燃料性质传感器的异常、特别是输出恒定值方面，不能说是充分的。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2010 - 038052号公报专利文献2 :日本特开2000 - 303898号公报专利文献3 :日本特开2008 - 014741号公报专利文献4 :日本实用新型登录3011605号公报

发明内容
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本发明的课题在于，在依据使用燃料的性质控制运转的内燃机中，能够准确地检测燃料性质的辨别所用的燃料性质传感器的异常、特别是输出恒定值。并且，为了实现那样的课题，本发明提供如下的内燃机的异常检测装置。根据本发明所提供的异常检测装置，作为用于辨别乙醇浓度、重度(heaviness)这样的使用燃料的性质的燃料性质传感器，使用静电电容式传感器、透光式传感器或光折射率式传感器等在输出特性上具有特征的传感器。上述那些传感器所具有的输出特性的特征是指在计量部存在液体的情况下的输出值的水平和存在气体的情况下的输出值的水平不同，在计量部处存在燃料的情况下，输出值由该燃料的性质决定。采用本异常检测装置，具有上述那种输出特性的燃料性质传感器以至少该燃料性质传感器的计量部收容在与总流路分开设置的燃料容器中、而非收容在连接燃料泵和喷射器的燃料流路的总流路中的方式配置。燃料容器能够配置在燃料箱的外部。但是，在用于防止燃料泄漏的密封的观点上，优选燃料容器的配置位置是燃料箱的内部。本异常检测装置向燃料容器注入自燃料箱汲上来的燃料，将燃料注入到燃料容器中时的燃料性质传感器的输出值读入为第I传感器输出值。另外，本异常检测装置将注入的燃料自燃料容器排出，将燃料自燃料容器排出时的燃料性质传感器的输出值读入为第2传感器输出值。根据上述燃料性质传感器的输出特性，只要燃料性质传感器没有异常，则这2个传感器输出值的输出水平存在不同。本异常检测装置将这2个传感器输出值当做判断材料而判定燃料性质传感器的异常的有无。作为判定燃料性质传感器的异常的具体方法，可以采用如下方法将第I传感器输出值与第2传感器输出值的差与规定的基准差进行比较，根据其比较结果判定燃料性质传感器的异常的有无。采用该方法，在第I传感器输出值与第2传感器输出值的差比基准差小的情况下，可以判断燃料性质传感器存在异常。或者也可以比较第I传感器输出值和规定的第I阈值，并且比较第2传感器输出值和规定的第2阈值，根据各比较结果判定燃料性质传感器的异常的有无。采用该方法，在第I传感器输出值向异常侧超过第I阈值、或第2传感器输出值向异常侧超过第2阈值的情况下，可以判断燃料性质传感器存在异常。此外，也可以将第I传感器输出值与第2传感器输出值的差与规定的基准差进行比较，并且比较第I传感器输出值和规定的阈值、或第2传感器输出值和规定的阈值，根据各比较结果判定燃料性质传感器的异常的有无。采用该方法，在第I传感器输出值与第2传感器输出值的差比基准差小、或任一传感器输出值向异常侧超过对应的阈值的情况下，可以判断燃料性质传感器存在异常。采用本异常检测装置，通过将输出水平应不同的2个传感器输出值用作异常判定的判断材料，即使在发生了传感器的输出值恒定为固定值的输出恒定值的情况下，也能将该输出恒定值作为异常而准确地检测出来。另外，在本异常检测装置中，被燃料性质传感器辨别燃料性质的燃料与供给到喷射器中的燃料相同，是自燃料箱汲上来的燃料。因而，在燃料性质传感器没有异常的情况下，能够依据使用燃料的性质适当地控制内燃机的运转。另外，向燃料容器的燃料的注入和自燃料容器的燃料的排出的各构造可以采用如下形式。首先，关于自燃料容器的燃料的排出，例如可以采用使负压作用的方法等而强制性地排出燃料。但是，仅通过将燃料排出口设在燃料容器的下部，将空气导入口设在燃料容器的上部，燃料容器内的燃料就能自燃料排出口自然地排出。在该情况下，通过向燃料容器注入比来自燃料排出口的燃料的排出量多的量的燃料，能够使燃料性质传感器的计量部浸在燃料中。此时，在计量部中可能残留有空气，通过将用于向上方放出空气的空气释放部设在计量部，能够自计量部的周围赶出空气而使计量部完全浸在燃料中。另一方面，通过使向燃料容器注入的燃料的注入量比自燃料排出口排出的燃料的排出量少、或停止向燃料容器注入燃料，能够使燃料性质传感器的计量部暴露在空气中。在想要主动地控制自燃料容器的燃料的排出时，也可以使燃料排出阀与燃料排出口相连接，控制燃料排出阀的打开/关闭。关于向燃料容器的燃料的注入，优选在设有压力调整阀的燃料流路的出口处配置燃料容器。压力调整阀设在自总流路分支出的支流路中，是通过打开/关闭来自动调整在总流路中流动的燃料的压力的阀。在燃料泵因内燃机的起动而工作的期间内，通过打开压力调整阀，向燃料容器注入燃料。并且，在燃料泵随着内燃机的停止而停止后，通过关闭压力调整阀，停止向燃料容器注入燃料。只要采用上述这种构造作为向燃料容器注入燃料的注入机构，就可以将在点火开关断开的时刻读入的燃料性质传感器的输出值作为第I传感器输出值，将在内燃机停止后点火开关再次接通的时刻读入的燃料性质传感器的输出值作为第2传感器输出值。或者，也可以将在点火开关接通的时刻读入的燃料性质传感器的输出值作为第2传感器输出值，将在点火开关接通后经过了规定时间后读入的燃料性质传感器的输出值作为第I传感器输出值。另一方面，在想要主动地控制向燃料容器的燃料的注入时，可以使自总流路分支出的支流路与燃料容器相连接，在该支流路中设置燃料注入阀而控制燃料注入阀的打开/关闭。在该情况下，通过打开燃料注入阀，向燃料容器注入由燃料泵加压输送的燃料，通过关闭燃料注入阀，停止向燃料容器注入燃料。或者，也可以设置与燃料泵不同的专用的燃料注入泵，利用燃料注入泵自燃料箱将燃料汲上来而供给到燃料容器中。在该情况下，通过使燃料注入泵工作，向燃料容器注入燃料箱内的燃料，通过使燃料注入泵停止，停止向燃料容器注入燃料。燃料注入泵由于是专用的泵，所以只在进行燃料性质的辨别时工作即可。另外，在将燃料容器配置在燃料箱的内部的情况下，可以考虑根据燃料箱内的燃料的贮存量使燃料箱内的燃料进入至燃料容器中。在该情况下，不能以正确的值将计量部暴露在空气中的状态下的燃料性质传感器的输出值、即第2传感器输出值读入。因而，优选根据燃料箱内的燃料的余量，禁止燃料性质传感器的异常的有无的判定。通过用燃料余量传感器计量燃料箱内的燃料的余量，将燃料余量与规定的基准余量进行比较，能够容易地进行该判断。


图I是表示应用了本发明的实施方式I的异常检测装置的内燃机的燃料供给系统的结构的概略图。图2是表示在本发明的实施方式I中执行的异常判定用的程序的流程图。图3是表示在本发明的实施方式I中执行的异常判定用的传感器输出值的读入时刻的优选例的时间图。图4是表示在本发明的实施方式I中执行的异常判定用的传感器输出值的读入时刻的另一优选例的时间图。图5是表示在本发明的实施方式2中执行的异常判定用的程序的流程图。图6是表示应用了本发明的实施方式3的异常检测装置的内燃机的燃料供给系统的结构的概略图。图7是表示应用了本发明的实施方式4的异常检测装置的内燃机的燃料供给系统的结构的概略图。图8是表示应用了本发明的实施方式5的异常检测装置的内燃机的燃料供给系统的结构的概略图。图9是表示配置乙醇浓度传感器的位置的变形例的概略图。图10是表示乙醇浓度传感器的电极部的优选构造例的图。图11是表示乙醇浓度传感器的电极部的优选构造例的图。
具体实施例方式实施方式I.参照

本发明的实施方式I。本实施方式的异常检测装置应用在不仅能使用汽油还能使用乙醇混合汽油的FFV用内燃机中。图I是表示该种内燃机的燃料供给系统的结构的概略图。图I所示的燃料供给系统利用主流路6连接送油管8和配置在燃料箱2的内部的燃料泵4。燃料泵4是电动式的泵。主流路6与送油管8的一端相连接。对每个气缸准备的多个喷射器10并列地与送油管8相连接。自燃料泵4送出的加压燃料经过主流路6供给到送油管8中，由喷射器10喷射给各气缸。在本实施方式中，由主流路6和送油管8构成的燃料流路相当于本发明的“燃料流路的总流路”。在燃料箱2的内部自主流路6的中途分支出返回流路12。在返回流路12的中途设有压力调节器14。在主流路6的内部的燃料压力大于规定的安全压力时，压力调节器14自动打开，在燃料压力达到安全压力以下后，压力调节器14自动关闭。由此，供给到喷射器10中的燃料的压力被调整为由安全压力限定的规定压力。在压力调节器14打开的情况下，自燃料泵4加压输送的加压燃料的一部分经由返回流路12向燃料箱2返回。另外，在燃料箱2的内部，在与主流路6分开的位置上配置有燃料容器18。将燃料容器18的配置位置设为燃料箱2内的上部、即易于自燃料的液面露出的位置。燃料容器18的上部开放，成为将空气导入到燃料容器18的内部的空气导入口 18b。在燃料容器18的底部开设有孔18a。该孔18a是用于将积存在燃料容器18的内部的燃料排出的燃料排出口。返回流路12的前端部与该燃料容器18相连接，经由返回流路12向燃料箱2返回的燃料暂时被注入到该燃料容器18内。燃料排出口 18a的孔径设定为使自该燃料排出口 18a排出的燃料的流量不会大于自返回流路12注入的燃料的流量。另外，在被注入的燃料的量大于燃料容器18的容量的情况下，燃料自位于燃料容器18的上部的空气导入口 18b溢出。在燃料容器18的内部配置有乙醇浓度传感器16。更详细而言，以将乙醇浓度传感器16的电极部16a完全收容在燃料容器18的内部的方式，进行乙醇浓度传感器16相对于CN 102918244 A
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燃料容器18的定位。本实施方式中所用的乙醇浓度传感器16是静电电容式传感器。乙醇浓度传感器16的输出值相对于乙醇浓度的变化体现为连续性的变化，所以可以根据该输出值计量使用燃料的乙醇浓度。乙醇浓度传感器16的输出值被ECU20读入，作为用于控制内燃机的运转的信息而被使用。采用本实施方式的燃料供给系统的结构，被乙醇浓度传感器16辨别乙醇浓度的燃料与供给到喷射器10中的燃料相同，是利用燃料泵4自燃料箱2 汲上来的燃料。因而，在乙醇浓度传感器16没有异常的情况下，能够依据使用燃料的乙醇浓度适当地控制内燃机的运转。除了来自乙醇浓度传感器16的信号以外，来自燃料余量传感器22的信号等来自各种传感器的信号也输入到ECU20中。燃料余量传感器22是输出与燃料箱2内的燃料的余量相对应的信号的传感器。作为该传感器的传感方式，有静电电容式、浮子式等，在本实施方式中，燃料余量传感器22的方式没有限定。ECU20根据来自上述各种传感器的信号，按照规定的程序操作各种驱动器，控制内燃机的运转。ECU20作为内燃机的异常检测装置发挥功能。在ECU20作为异常检测装置发挥功能的情况下，作为其检测项目之一，进行乙醇浓度传感器16的异常检测。根据装入在ECU20中的异常检测用的程序，用利用了乙醇浓度传感器16的输出特性的方法判定异常的有无。所利用的输出特性是指，在作为计量部的电极部16a存在液体的情况下的输出值的水平和存在气体的情况下的输出值的水平不同的输出特性，这是静电电容式传感器的特征性的输出特性。根据这种输出特性，当乙醇浓度传感器16正常时，在电极部16a浸在燃料中的情况下和暴露在空气中的情况下，传感器输出值应有明确的不同。因而，通过查看在电极部16a浸在燃料中的情况下和暴露在空气中的情况下的各传感器输出值的妥当性，能够判定乙醇浓度传感器16的异常的有无。如果在上述任一情况下传感器输出值不在适当的范围内，则可以判断乙醇浓度传感器16发生了某些异常。但需要注意的是，为了实施上述异常判定的方法，需要分别创造将乙醇浓度传感器16的电极部16a浸在燃料中的状态和暴露在空气中的状态。采用本实施方式的燃料供给系统的结构，不必有意地创造上述那些状态，在平常的车辆的运转过程中就能自然地创造出那些状态。首先，通过使燃料泵4工作，创造出电极部16a浸在燃料中的状态。通过使燃料泵4工作而提高燃料压力，压力调节器14打开，自返回流路12向燃料容器18注入燃料。被注入的燃料停留在燃料容器18中，从而电极部16a处于完全浸在燃料中的状态。燃料泵4在内燃机的运转过程中、即点火开关接通后到断开之前的期间内工作。另一方面,通过断开点火开关而使燃料泵4停止,仓Il造出电极部16a暴露在空气中的状态。燃料压力因燃料泵4的停止而下降，从而压力调节器14关闭，停止自返回流路12向燃料容器18注入燃料。随着燃料注入的停止，自燃料排出口 18a的燃料排出持续进行，燃料容器18内的燃料不久全部排出，电极部16a暴露在空气中。这样，采用本实施方式的燃料供给系统的结构，通过读入在燃料泵4工作的情况下的乙醇浓度传感器16的输出值、和在燃料泵4停止工作的情况下的乙醇浓度传感器16的输出值，能够获得乙醇浓度传感器16的异常判定所需的信息。于是，作为异常检测装置的ECU20按照图2的流程图所示的程序实施异常判定处理。根据图2所示的程序，在该程序的最初的步骤S102中利用燃料余量传感器22计
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量燃料余量，判定燃料余量的计量值是否比规定的基准量少。基准量是作为用于判断燃料是否积存在燃料箱2内直到燃料进入燃料容器18内的程度的基准的燃料余量。在燃料余量大于基准量的情况下，由于燃料向燃料容器18进入，不能以正确的值将电极部16a暴露在空气中的状态下的传感器输出值读入。因而，当步骤S102的判定的结果为燃料余量大于基准量时，禁止判定乙醇浓度传感器16的异常的有无。
当步骤S102的判定的结果为燃料余量比基准量少时，接着实施步骤S104的判定。在步骤S104中，判定是否为在电极部16a处没有燃料的状态。如上所述，采用本实施方式的燃料供给系统的结构，电极部16a处的燃料的有无由燃料泵4的工作/停止工作而定。通过使燃料泵4停止工作而创造出在电极部16a处没有燃料的状态，通过使燃料泵4工作，创造出在电极部16a处有燃料的状态。在电极部16a处有燃料的情况下，进入步骤S104的判定的“否路线”，进行步骤S106的处理。在步骤S106中，乙醇浓度传感器16的传感器输出值被E⑶20读入。此时读入的传感器输出值是电极部16a浸在燃料中的状态下的传感器输出值(本发明的“第I传感器输出值”)。并且，进行被读入的传感器输出值与规定的阈值α (本发明的“第I阈值”)的比较。以乙醇浓度传感器16的电极部16a处存在燃料的情况下的正常的传感器输出值为基准，设定阈值α。但是，乙醇浓度传感器16正常的情况下的传感器输出值是根据燃料的乙醇浓度的不同而不同的值。详细而言，在乙醇浓度为0%的情况下，传感器输出值最小。因而，以使用乙醇浓度为0%的汽油时的传感器输出值为基准,设定阈值α。当步骤S106的比较的结果为传感器输出值比阈值α大时，在步骤S108中将标记Fl设定为I。该标记Fl是表示乙醇浓度传感器16可能正常的标记，其初始值设定为零。另一方面，当传感器输出值为阈值α以下时，在该情况下传感器输出值无疑表现为异常的值，所以在步骤SllO中，判断乙醇浓度传感器16为异常。当在步骤S104中判定在电极部16a处没有燃料的情况下，进入“是路线”而进行步骤S112的处理。在步骤S112中，乙醇浓度传感器16的传感器输出值被E⑶20读入。此时读入的传感器输出值是电极部16a暴露在空气中的状态下的传感器输出值(本发明的“第2传感器输出值”)。并且，进行被读入的传感器输出值与规定的阈值β (本发明的“第2阈值”)的比较。以乙醇浓度传感器16的电极部16a暴露在空气中的情况下的正常的传感器输出值为基准，设定阈值β。当步骤S112的比较的结果为传感器输出值比阈值β小时，在步骤S114中将标记F2设定为I。该标记F2是表示乙醇浓度传感器16可能正常的标记，其初始值设定为零。另一方面，当传感器输出值为阈值β以上时，在该情况下传感器输出值无疑表现为异常的值，所以在步骤S116中判断乙醇浓度传感器16为异常。然后，在步骤S118中，判定标记Fl和标记F2是否都为I。在执行本步骤时，在任一个标记保持为零不变的情况下，遗留乙醇浓度传感器16为正常的这一判断。并且，在标记Fl和标记F2 —齐设定为I的情况下，在步骤S120中作出乙醇浓度传感器16为正常的判断。如上所述，采用在本实施方式中实施的异常判定的处理，将输出水平应不同的2个传感器输出值用作异常判定的判断材料，检查各传感器输出值的妥当性，从而能够准确地判定乙醇浓度传感器16的异常的有无。另外，即使在发生了乙醇浓度传感器16的输出
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值恒定为固定值的输出恒定值的情况下，也将该输出恒定值作为异常而准确地检测出来。另外，在将乙醇浓度传感器16的输出值读入到ECU20中的时刻中，存在从耗电量、数据的保全的观点出发是特别优选的时刻。以下，使用图3和图4说明该时刻。在图3和图4中，与点火开关的接通/断开和相对应的发动机转速及燃料泵4的动 作状态的各变化一并用时间图表示在乙醇浓度传感器16正常的情况下的输出值的变化。如这些图所示，从点火开关断开后燃料泵4停止工作，随后自燃料容器18放出燃料而使乙醇浓度传感器16的输出值达到大气输出(电极部16a暴露在空气中时的输出值)为止，有一定程度的时间。因此，当在点火开关断开后要将传感器输出值读入到ECU20中时，必须使ECU20工作直到自燃料容器18放出燃料。在该情况下，与使ECU20多余地工作的时间相对应地，耗电量增加。为此，在图3所示的方案中，首先如点A所示，在点火开关断开的时刻读入乙醇浓度传感器16的输出值。此时读入的传感器输出值是电极部16a浸在燃料中的状态下的传感器输出值(本发明的“第I传感器输出值”)。通过断开点火开关而使内燃机停止工作。随后，如点B所示，在点火开关再次接通的时刻读入乙醇浓度传感器16的输出值。此时读入的传感器输出值是电极部16a暴露在空气中的状态下的传感器输出值(本发明的“第2传感器输出值”)。采用该方案，不必在点火开关断开后使ECU20工作，所以能够防止耗电量的增加。另一方面，在图4所示的方案中，首先如点B所示，在点火开关接通的时刻读入乙醇浓度传感器16的输出值。此时读入的传感器输出值是电极部16a暴露在空气中的状态下的传感器输出值(本发明的“第2传感器输出值”)。并且，如点C所示，在点火开关接通后经过了一定时间的时刻再次读入乙醇浓度传感器16的输出值。将上述的一定时间设定为足以利用与燃料泵4的工作相应发生的燃料压力的上升使压力调节器14打开并利用自返回流路12排出的燃料使燃料容器18内积存有燃料的时间，。此时读入的传感器输出值是电极部16a浸在燃料中的状态下的传感器输出值(本发明的“第I传感器输出值”)。采用该方案，与图3所示的方案同样，不必在点火开关断开后使ECU20工作，所以能够防止耗电量的增加。此外，采用该方案，即使在内燃机的停止过程中蓄电池没电了(clear)，异常判定所需的数据也不会因此丢失。实施方式2.接下来，参照

本发明的实施方式2。本实施方式的异常检测装置与实施方式I相同，应用在具有图I所示的燃料供给系统的内燃机中。因而，在以下的说明中，以与实施方式I同为图I所示的系统为前提进行说明。本实施方式与实施方式I的不同之处在于，ECU20的作为异常检测装置的功能。详细而言，判定乙醇浓度传感器16的异常的有无的方法不同。图5的流程图所示的程序是在本实施方式中由ECU20实施的异常判定处理的程序。下面说明该程序。根据图5所示的程序，在最初的步骤S202中利用燃料余量传感器22计量燃料余量，判定燃料余量的计量值是否比规定的基准量少。当步骤S202的判定的结果为燃料余量大于基准量时，禁止判定乙醇浓度传感器16有无异常。当步骤S202的判定的结果为燃料余量比基准量少时，接着实施步骤S204的判定。
11在步骤S204中，判定是否为在电极部16a处没有燃料的状态。并且，在电极部16a处有燃料的情况下，进行步骤S206的处理，在电极部16a处没有燃料的情况下，进行步骤S208的处理。在步骤S206、S208中，分别将乙醇浓度传感器16的传感器输出值读入到E⑶20中。在步骤S206中读入的传感器输出值A是电极部16a浸在燃料中的状态下的传感器输出值(本发明的“第I传感器输出值”)。在步骤S208中读入的传感器输出值B是电极部16a暴露在空气中的状态下的传感器输出值(本发明的“第2传感器输出值”)。在下一步骤S210中，确认是否既读入了传感器输出值A也读入了传感器输出值B。当执行本步骤时，在任一个传感器输出值还未读入的情况下，遗留在以下的步骤中实施的有无异常的判断。并且，在既读入了传感器输出值A也读入了传感器输出值B的情况下，进行下一步骤S212的处理。在步骤S212中，计算传感器输出值A与传感器输出值B的差，比较该差与规定的基准差Y。根据当乙醇浓度传感器16正常时应该产生的传感器输出值A、B间的差，决定基准差Y。详细而言，在乙醇浓度传感器16正常的情况下，根据燃料的乙醇浓度的不同，传感器输出值A、B间的差不同，在乙醇浓度为0%的情况下，传感器输出值A、B间的差最小。因而，以使用了乙醇浓度为0%的汽油的情况下的传感器输出值为基准，设定基准差Y。当步骤S212的比较的结果为传感器输出值A与传感器输出值B的差比基准差Y大时，在步骤S214中判断乙醇浓度传感器16为正常。另一方面，在传感器输出值A与传感器输出值B的差为基准差Y以下时，在步骤S216中判断乙醇浓度传感器16为异常，更详细而言，判断发生了输出恒定值。如上所述，采用在本实施方式中实施的异常判定的处理，通过将输出水平应不同的2个传感器输出值A、B用作异常判定的判断材料，即使在发生了乙醇浓度传感器16的输出值恒定为固定值的输出恒定值的情况下，也能将该输出恒定值作为异常而准确地检测出来。实施方式3.接下来，参照

本发明的实施方式3。本实施方式的异常检测装置的特征在于，应用该异常检测装置的燃料供给系统的结构。图6是表示应用本实施方式的异常检测装置的内燃机的燃料供给系统的结构的概略图。在图6中，对于与图I所示的燃料供给系统相同的要素，标注与图I相同的附图标记。本实施方式的与实施方式I的不同之处在于，在燃料容器18的燃料排出口 18a处安装有燃料排出阀30。燃料排出阀30是电磁阀或利用燃料压力进行工作的机械式阀，根据来自ECU20的信号，控制该燃料排出阀30的打开/关闭。通过关闭燃料排出阀30，能够将自返回流路12注入到燃料容器18中的燃料存积在燃料容器18中。通过打开燃料排出阀30，能够将存积在燃料容器18中的燃料自燃料容器18的内部排出到燃料箱2内。另外，将燃料排出阀30设计为使能通过打开该燃料排出阀30排出的燃料的最大流量比自返回流路12注入的燃料的流量大。也就是说，在燃料排出阀30打开时，即使在燃料自返回流路12向燃料容器18流入的情况下，燃料也不会积存在燃料容器18中。采用本实施方式的燃料供给系统的结构，通过利用ECU20控制燃料排出阀30的打开/关闭，能够有意地创造出在燃料容器18内存积有燃料的状态和燃料容器18内没有燃料的状态。由此，能够不影响内燃机的运转状况地在任意的时刻判定乙醇浓度传感器16的异常的有无。作为由ECU20进行的异常判定处理的具体次序，可以采用图2的流程图所示的次序或图5的流程图所示的次序。实施方式4.接下来，参照

本发明的实施方式4。本实施方式的异常检测装置的特征在于，应用该异常检测装置的燃料供给系统的结构。图7是表示应用本实施方式的异常检测装置的内燃机的燃料供给系统的结构的概略图。在图7中，对于与图I所示的燃料供给系统相同的要素，标注与图I相同的附图标记。本实施方式的与实施方式I的不同之处在于，除了返回流路12以外，另外设有用于向燃料容器18注入燃料的专用的流路(以下称作燃料注入流路)32。该燃料注入流路32是在燃料泵4的内部自作为总流路的主流路6分支出的支流路。因而，利用燃料泵4加压了的燃料的一部分供给到燃料注入流路32中。在燃料注入流路32中安装有根据来自ECU20的信号控制打开/关闭的燃料注入阀34。通过打开该燃料注入阀34，利用燃料泵4加压了的燃料自燃料注入流路32注入到燃料容器18中，在燃料容器18中存积有燃料。在燃料注入阀34关闭了的情况下，燃料停止自燃料注入流路32向燃料容器18注入，存积在燃料容器18中的燃料自燃料排出口 18a向燃料箱2内排出。采用本实施方式的燃料供给系统的结构，通过用ECU20控制燃料注入阀34的打开/关闭，能够有意地创造出在燃料容器18内存积有燃料的状态和燃料容器18中没有燃料的状态。由此，与实施方式3的情况同样，能够不影响内燃机的运转状况地在任意的时刻判定乙醇浓度传感器16的异常的有无。作为由ECU20进行的异常判定处理的具体次序，可以采用图2的流程图所示的次序或图5的流程图所示的次序。实施方式5.接下来，参照

本发明的实施方式5。本实施方式的异常检测装置的特征在于，应用该异常检测装置的燃料供给系统的结构。图8是表示应用本实施方式的异常检测装置的内燃机的燃料供给系统的结构的概略图。在图8中，对于与图I所示的燃料供给系统相同的要素，标注与图I相同的附图标记。本实施方式的与实施方式I的不同之处在于，作为用于向燃料容器18注入燃料的机构，设有利用E⑶20控制运转的专用的泵(以下称作燃料注入泵)36。燃料注入泵36利用专用的流路(以下称作燃料注入流路)38与燃料容器18相连接。通过使燃料注入泵36工作，利用燃料注入泵36加压了的燃料自燃料注入流路38注入到燃料容器18中，在燃料容器18中存积燃料。在燃料注入泵36停止了的情况下，燃料停止自燃料注入流路38向燃料容器18注入，存积在燃料容器18中的燃料自燃料排出口 18a向燃料箱2内排出。采用本实施方式的燃料供给系统的结构，通过用ECU20控制燃料注入泵36的运转，能够有意地创造出在燃料容器18中存积燃料的状态和燃料容器18中没有燃料的状态。由此，与实施方式3、实施方式4的情况同样，能够不影响内燃机的运转状况地在任意的时刻判定乙醇浓度传感器16的异常的有无。作为由ECU20进行的异常判定处理的具体次序，可以采用图2的流程图所示的次序或图5的流程图所示的次序。其他.以上，说明了本发明的实施方式，但本发明并不限定于上述实施方式。可以在不脱离本发明的主旨的范围内，对上述实施方式进行各种变形而实施本发明。例如，实施方式3的燃料排出阀30也可以应用在实施方式4的燃料供给系统、实施方式5的燃料供给系统中。通过将燃料排出阀30安装于燃料容器18，也能在上述那些燃料供给系统中控制自燃料容器18排出燃料。·另外，在上述实施方式中，乙醇浓度传感器16与燃料容器18 —并配置在燃料箱2的内部。采用该种结构，与将乙醇浓度传感器16和燃料容器18设置在燃料箱2的外部的情况相比，具有简单地进行用于防止燃料泄漏的密封即可的这一优点。但是，如图9所示，燃料容器18也可以配置在燃料箱2的内部，乙醇浓度传感器16也可以安装于燃料箱2。在该情况下，将乙醇浓度传感器16的电极部16a收容在燃料容器18内即可。在乙醇浓度传感器16的电极部16a的构造中有在传感器输出值的精度方面优选的构造。图10和图11所示的电极部16a的构造是该种优选的构造的例子。在图10所示的电极部16a的构造中，在利用2张板状的电极41、42夹持的空间的上部设有用于向上方放出空气的空气释放部43。在图11所示的电极部16a的构造中，在利用圆筒状的外侧电极51和内侧电极52围成的空间的上部设有用于向上方放出空气的空气释放部53。采用上述这些结构，能够在将燃料注入到燃料容器18中时，防止空气残留在电极部16a处而导致传感器输出值的精度在该空气的影响下降低。另外，实施方式I的异常判定处理中使用的2个阈值α、β的值可以相同。该情况下的阈值的值只要是能将乙醇浓度传感器16的电极部16a浸在燃料中的情况下的传感器输出值、和电极部16a暴露在空气中的情况下的传感器输出值明确地区分开来的值即可。另外，在各实施方式中使用电动式的泵作为燃料泵4，但燃料泵4也可以是利用内燃机驱动的机械式的泵。另外，关于自燃料容器18的燃料的排出，例如也可以采用使负压作用于燃料排出口 18a的方法等而强制性地排出燃料。作为用于产生负压的机构，可以利用用于将燃料箱2内的燃料供给到燃料泵4的吸入口的喷射泵。另外，在上述实施方式中，使用乙醇浓度传感器作为燃料性质传感器，但使用何种传感器根据所使用的燃料来决定即可。例如，当在汽油发动机中使用的汽油的品质存在不均时，也可以将辨别燃料是重质还是轻质的传感器、辨别辛烷值的传感器用作燃料性质传感器。另外，在实施本发明时，燃料性质传感器并不限定静电电容式。只要是具有上述那样的输出特性的传感器即可，也可以使用光折射率式传感器等除静电电容式以外的传感器。附图标记说明2、燃料箱；4、燃料泵；6、主流路；8、送油管；10、喷射器；12、返回流路；14、压力调节器；16、乙醇浓度传感器；16a、电极部；18、燃料容器；18a、燃料排出口 ；18b、空气导入口 ；20、E⑶；22、燃料余量传感器；30、燃料排出阀；32、燃料注入流路；34、燃料注入阀；36、燃料注入泵；38、燃料注入流路。
权利要求
1.一种内燃机的异常检测装置，其是依据使用燃料的性质被控制运转的内燃机所用的异常检测装置，该内燃机的异常检测装置的特征在于，该内燃机的异常检测装置包括燃料性质传感器、燃料容器、燃料注入机构、燃料排出机构、第I传感器输出值获取机构、第2传感器输出值获取机构和异常判定机构；在所述燃料性质传感器的计量部存在液体的情况下与存在气体的情况下，所述燃料性质传感器的输出值的水平不同，在所述计量部存在燃料的情况下，所述燃料性质传感器依据该燃料的性质决定输出值；所述燃料容器与连接燃料泵和喷射器的燃料流路的总流路分开设置，所述燃料性质传感器的所述计量部收容在该燃料容器中；所述燃料注入机构将自燃料箱汲上来的燃料注入到所述燃料容器中；所述燃料排出机构将被注入的燃料自所述燃料容器排出；所述第I传感器输出值获取机构读入在已将燃料注入到所述燃料容器中时的所述燃料性质传感器的输出值(以下称作第I传感器输出值);所述第2传感器输出值获取机构读入在已自所述燃料容器排出燃料时的所述燃料性质传感器的输出值(以下称作第2传感器输出值)；所述异常判定机构将所述第I传感器输出值和所述第2传感器输出值作为判断材料而判定所述燃料性质传感器有无异常。
2.根据权利要求I所述的内燃机的异常检测装置，其特征在于，所述燃料容器配置在所述燃料箱的内部。
3.根据权利要求2所述的内燃机的异常检测装置，其特征在于，所述燃料排出机构包括燃料排出口和空气导入口；所述燃料排出口设在所述燃料容器的下部，将被注入的燃料自所述燃料容器排出；所述空气导入口设在所述燃料容器的上部，将空气导入到所述燃料容器的内侧。
4.根据权利要求3所述的内燃机的异常检测装置，其特征在于，所述燃料排出机构还包括燃料排出阀和燃料排出阀控制机构；所述燃料排出阀与所述燃料排出口相连接；所述燃料排出阀控制机构控制所述燃料排出阀的打开/关闭。
5.根据权利要求2 4中任意一项所述的内燃机的异常检测装置，其特征在于，所述燃料注入机构包括支流路和压力调整阀；所述支流路自所述总流路分支而与所述燃料容器相连接；所述压力调整阀设在所述支流路中，通过所述压力调整阀的打开/关闭来自动调整在所述总流路中流动的燃料的压力。
6.根据权利要求2 4中任意一项所述的内燃机的异常检测装置，其特征在于，所述燃料注入机构包括支流路、燃料注入阀和燃料注入阀控制机构；所述支流路自所述总流路分支而与所述燃料容器相连接；所述燃料注入阀设在所述支流路中；所述燃料注入阀控制机构控制所述燃料注入阀的打开/关闭。
7.根据权利要求2 4中任意一项所述的内燃机的异常检测装置，其特征在于，所述燃料注入机构包括燃料注入泵和燃料注入泵控制机构；所述燃料注入泵自所述燃料箱将燃料汲上来而供给到所述燃料容器中；所述燃料注入泵控制机构控制所述燃料注入泵的运转。
8.根据权利要求2 7中任意一项所述的内燃机的异常检测装置，其特征在于，该内燃机的异常检测装置还包括燃料余量传感器、燃料进入判定机构和异常判定禁止机构；根据所述燃料箱内的燃料的余量决定所述燃料余量传感器的输出值；所述燃料进入判定机构通过将根据所述燃料余量传感器的输出值计量得到的燃料余量与规定的基准余量进行比较，判断燃料在所述燃料箱内是否积存到燃料进入到所述燃料容器内的程度；所述异常判定禁止机构在所述燃料箱内的燃料余量大于所述基准余量的情况下，禁止由所述异常判定机构判定所述燃料性质传感器有无异常。
9.根据权利要求5所述的内燃机的异常检测装置，其特征在于，所述第I传感器输出值获取机构在点火开关断开的时刻读入所述燃料性质传感器的输出值；所述第2传感器输出值获取机构在所述内燃机停止后在所述点火开关再次接通的时刻读入所述燃料性质传感器的输出值。
10.根据权利要求5所述的内燃机的异常检测装置，其特征在于，所述第2传感器输出值获取机构在点火开关接通的时刻读入所述燃料性质传感器的输出值；所述第I传感器输出值获取机构在所述点火开关接通后在经过了规定时间后读入所述燃料性质传感器的输出值。
11.根据权利要求3所述的内燃机的异常检测装置，其特征在于，所述燃料性质传感器的所述计量部具有空气释放部，该空气释放部用于在燃料注入到所述燃料容器内的情况下，向上方放出所述计量部的空气。
12.根据权利要求I 11中任意一项所述的内燃机的异常检测装置，其特征在于，所述异常判定机构根据规定的基准差、和所述第I传感器输出值与所述第2传感器输出值之差的比较结果，判定所述燃料性质传感器有无异常。
13.根据权利要求I 11中任意一项所述的内燃机的异常检测装置，其特征在于，所述异常判定机构根据所述第I传感器输出值和规定的第I阈值的比较结果、以及所述第2传感器输出值与规定的第2阈值的比较结果，判定所述燃料性质传感器有无异常。
全文摘要
本发明的目的在于，在依据使用燃料的性质控制运转的内燃机中，能够准确地检测用于辨别燃料性质的燃料性质传感器的异常、特别是输出恒定值。为了达到该目的，本发明提供的异常检测装置以将计量部收容在与总流路分开设置的燃料容器中而非收容在连接燃料泵和喷射器的燃料流路的总流路中的方式，设置燃料性质传感器。并且，将自燃料箱汲上来的燃料注入到燃料容器内，将届时的燃料性质传感器的输出值读入为第1传感器输出值。另外，自燃料容器排出燃料，将届时的燃料性质传感器的输出值读入为第2传感器输出值。并且，将第1传感器输出值和第2传感器输出值作为判断材料，判定燃料性质传感器有无异常。
文档编号F02D45/00GK102918244SQ20108006708
公开日2013年2月6日 申请日期2010年12月28日 优先权日2010年12月28日
发明者若尾和弘, 笹井美江 申请人:丰田自动车株式会社