JP2011179459A - 燃料性状センサの異常判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料性状センサに燃料性状に応じた正しい値を出力できない異常が生じているか否かを判定することができる燃料性状センサの異常判定装置を提供する。
【解決手段】取得時の温度が異なる複数の静電容量値を取得する。これらの静電容量値から、温度特性による静電容量値の変化分を補正した上で、計測対象燃料のエタノール濃度をそれぞれ求める。温度特性の補正は、制御装置１４に記憶されたマップによって実現されている。得られたエタノール濃度の差が所定値以上である場合には、アルコール濃度センサ１２に異常があると判定する。
【選択図】図６

Description

この発明は、燃料性状センサの異常判定装置に関する。

従来、例えば、特開２００８−１９１６５０号公報に開示されているように、燃料性状センサの異常判定に関する技術が知られている。上記特許文献は、より具体的には、アルコール濃度センサの異常判定に関する技術を開示している。上記特許文献にかかる異常判定技術では、アルコール濃度センサの出力電圧がアルコール濃度０％〜１００％に相当する電圧範囲から外れた値を示している場合に、アルコール濃度に異常があるものと判定している。

特開２００９−１９１６５０号公報 特開２００４−１２５４６５号公報 特開２００７−１０５８７号公報 特開平６−１６７４７４号公報 特開平４−２９７８６１号公報

しかしながら、上記従来の技術では、アルコール濃度センサの出力電圧がアルコール濃度０％〜１００％に相当する電圧範囲から外れた値を示していない場合には、アルコール濃度センサの異常が検出されない。従って、アルコール濃度センサの出力値とアルコール濃度との間にずれが発生している場合でも、アルコール濃度センサの出力値が正常な値として用いられるおそれがある。その結果、上記従来の技術にかかる異常判定手法では、燃料性状センサが正しい燃料性状を示さなくなっている場合に、誤ったセンサ値が内燃機関の制御に用いられてしまうおそれがある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、燃料性状センサに燃料性状に応じた正しい値を出力できない異常が生じているか否かを判定することができる燃料性状センサの異常判定装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、燃料性状センサの異常判定装置において、
計測対象燃料の静電容量値を感知する感知部を有する静電容量式の燃料性状センサの異常を判定する異常判定装置であって、
前記感知部における前記計測対象燃料の温度を求める燃料温度特定手段と、
取得時の前記感知部における燃料の性状が実質的に同じである又は実質的に同じであると推定可能であり、かつ、取得時の前記計測対象燃料の温度が異なる、複数の前記静電容量値を取得する取得手段と、
前記取得手段で取得した前記複数の前記静電容量値が前記燃料性状センサにおける静電容量値の温度特性に従っているか否かに基づいて、前記燃料性状センサに異常があるか否かを判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において
前記取得手段が、
前記計測対象燃料の温度が第１の温度であるときに、第１静電容量値を取得する第１取得手段と、
前記感知部における燃料の性状が前記第１静電容量値の取得時の性状と同じである場合または前記第１静電容量値の取得時の燃料の性状と前記感知部における燃料の性状との差が所定範囲内にある場合であって、前記計測対象燃料の温度が前記第１の温度と異なる第２の温度であるときに、第２静電容量値を取得する第２取得手段と、
を含み、
前記判定手段が、
前記第１、２静電容量値に応じた性状の値を、前記計測対象燃料の温度に応じた前記燃料性状センサの静電容量値の前記温度特性による変化分を補正したうえで、それぞれ求める補正後性状値取得手段と、
前記補正後性状値取得手段で取得した複数の性状の比較に基づいて、前記燃料性状センサに異常があるか否かを判定する手段と、
を含むことを特徴とする。

また、第３の発明は、第２の発明において、
前記判定手段は、前記補正後性状値取得手段で取得した前記複数の性状の差が所定値よりも大きい場合に、前記燃料性状センサに異常があると判定することを特徴とする。

また、第４の発明は、第１乃至３の発明のいずれか１つにおいて、
前記取得手段は、
内燃機関の停止の際に前記静電容量値を取得する停止時取得手段と、
前記内燃機関の前記停止の後の、次回始動の際に、前記静電容量値を取得する始動時取得手段と、
を含み、
前記判定手段は、前記停止時取得手段で取得した前記静電容量値と前記始動時取得手段で取得した前記静電容量値とに基づきそれぞれ検出した性状の値が前記燃料性状センサの静電容量値の温度特性に従っているか否かに基づいて、前記燃料性状センサに異常があるか否かを判定することを特徴とする。

また、第５の発明は、第１乃至４の発明のいずれか1つにおいて、
前記燃料性状センサが計測する前記計測対象燃料の温度を変化させることができる温度調節手段を更に備えることを特徴とする。

また、第６の発明は、第５の発明において、
前記温度調節手段は、前記燃料性状センサの内部に備えられたヒータと、前記燃料性状センサの外部であって前記燃料性状センサよりも上流側に設けられ前記燃料性状センサ側へ流れる燃料を加熱することのできるヒータと、のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする。

また、第７の発明は、第５または第６の発明において、
前記燃料性状センサが、内燃機関の燃料供給系統に搭載されており、
前記取得手段が、
前記内燃機関の運転中に、前記内燃機関の負荷が所定値以下である場合に、前記燃料性状センサが計測する前記計測対象燃料を前記温度調節手段で加熱する加熱制御手段と、
前記加熱制御手段で前記計測対象燃料の温度が変化させられたときに、前記燃料性状センサから前記静電容量値を取得する手段と、
を含むことを特徴とする。

第１の発明によれば、静電容量値に温度特性が存在することを利用して、燃料性状センサに燃料性状に応じた正しい値を出力できない異常が生じているか否かを判定することができる。

第２の発明によれば、取得時の温度が異なる複数の静電容量値を取得することができる。これらの静電容量値から、温度特性による静電容量値の変化分を補正した上で、計測対象燃料の性状をそれぞれ求めることができる。求めた性状を比較することにより、燃料性状センサに燃料性状に応じた正しい値を出力できない異常が生じているか否かを判定することができる。燃料性状センサが温度特性に従って異常なく出力値を示しているならば、計測対象燃料の性状が同じである場合には、計測対象燃料の温度が相違しても燃料性状センサから同じ性状を示す出力値が得られるはずだからである。

第３の発明によれば、取得時の温度が異なる複数の静電容量値から得られた燃料性状が、所定値を超えて大きく乖離していることを検出することができる。

第４の発明によれば、確実に同じ性状の燃料に対して、燃料温度の異なるセンサ出力値を取得できる。

第５の発明によれば、計測対象燃料の温度を変化させることができる。

第６の発明によれば、ヒータへの通電により、計測対象燃料の温度を上昇させることができる。

第７の発明によれば、内燃機関の高負荷時に燃料加熱を行った場合に生ずる不具合を避けつつ、本発明にかかる燃料性状センサの異常判定を行うことができる。

本発明の実施の形態１における燃料性状センサの異常判定装置を含むシステム全体の構成について説明するための図である。 アルコール濃度検知用の原理的構成を模式的に示す図である。 静電容量値とエタノール濃度の温度特性を示す図である。 静電容量式のアルコール濃度センサの故障モードの一例を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態１にかかるアルコール濃度センサの異常判定手法をより具体的に説明するための模式図である。 本発明の実施の形態１において制御装置が実行するルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態２において制御装置が実行するルーチンのフローチャートを示す。 本発明の実施の形態２において制御装置が実行するルーチンのフローチャートを示す。 本発明の実施の形態４において制御装置が実行するルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態５において制御装置が実行するルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態６において制御装置が実行するルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態７において制御装置が実行するルーチンのフローチャートである。

実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１における燃料性状センサの異常判定装置を含むシステムの構成について説明するための図である。図１のシステムは、アルコールを含む燃料が供給される内燃機関に適用される。例えば、いわゆるＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）に搭載される車両用内燃機関に対し、実施の形態１にかかるシステム構成を適用することができる。なお、以下は、エタノール混合燃料が使用されるものとして説明を行う。

図１のシステムは、複数の気筒を備える内燃機関本体１０を有している。図１のシステムは、内燃機関本体１０の各気筒に燃料を供給するためのインジェクタ２（燃料噴射弁）と、燃料を貯留する燃料タンク４とを備える。インジェクタ２と燃料タンク４とは燃料通路６により接続されている。燃料通路６にはフューエルポンプ８が設置され、これにより燃料タンク４内の燃料を所定の流量でインジェクタ２に配送することができる。また、燃料通路６のフューエルポンプ８の下流には、エタノール濃度に応じた出力を発するアルコール濃度センサ１２が設置されている。

図１のシステムは、制御装置１４を備えている。制御装置１４はアルコール濃度センサ１２に電気的に接続され、アルコール濃度センサ１２の出力を受けてエタノール濃度を検出する。また、制御装置１４は、フューエルポンプ８及びインジェクタ２に電気的に接続されている。制御装置１４は、フューエルポンプ８及びインジェクタ２に制御信号を発し、これにより燃料流量及びインジェクタ２からの燃料噴射量を制御する。

アルコール濃度センサ１２は、静電容量式の濃度センサである。以下、静電容量式のアルコール濃度センサの検出原理を述べる。図２は、アルコール濃度センサ１２におけるアルコール濃度検知用の原理的構成を模式的に示す図である。図２の構成を、便宜上、アルコール濃度センサ１２の「感知部２０」と称す。感知部２０は、対向する位置に電極間距離ｄを隔てて設けられた２枚の電極２２を有している。各電極２２は、面積Ｓを有している。これら２枚の電極２２の間に存在する燃料の誘電率εに応じて、感知部２０から、静電容量Ｃ＝ε×Ｓ／ｄに応じた出力が検出される。検出される静電容量Ｃの値は、電極間距離ｄ、電極面積Ｓ、電極間物質すなわち燃料の誘電率ε、および燃料の温度に応じて変化する。図３は、静電容量値とエタノール濃度の温度特性を示す図である。燃料の温度が低いほど、静電容量値（ｐＦ）が大きい値を取る。比誘電率、誘電率の温度特性は、物質によって固有の値である。

実施の形態１では、予め、図３に示す温度特性に応じて、静電容量値と燃料温度に応じたマップを作成しておく。制御装置１４は、このマップを記憶している。実施の形態１では、アルコール濃度センサ１２に、感知部２０の燃料の温度を検知できる温度センサを設けておく。なお、この温度センサは感知部２０における燃料の温度を特定できる構成であれば限定は無い。アルコール濃度センサ１２の内部または外部に取り付けても良く、温度センサによる直接検知以外にも燃料の温度推定を行うなど各種公知技術を用いればよい。実施の形態１では、感知部２０を介して検出される静電容量値と燃料温度とに基づいて、マップが参照されることにより、燃料のエタノール濃度が算定される。これにより、取得時の燃料温度が異なる場合でも、アルコール濃度センサ１２のセンサ出力値から、静電容量値の温度特性分を補正した上で、燃料のエタノール濃度を算定することができる。

［実施の形態１の動作］
静電容量式のアルコール濃度センサ１２の故障モードとして、電極２２の腐食や異物付着による電極面積Ｓの減少が考えられる。図４は、そのような静電容量式のアルコール濃度センサの故障モードの一例を説明するための模式図である。図４では、２枚の電極２２の間に、燃料２６の他に、異物２４（例えばガム成分など）が付着している。このような場合、電極面積がＳからＳ´へと実質的に小さくなるため、同じエタノール濃度の燃料であっても、感知部２０により検出される静電容量Ｃは小さな値を示す。また、電極２２に付着した異物が誘電物質である場合、その異物を含めた静電容量がアルコール濃度センサ１２の出力として表れる。その結果、正しいエタノール濃度とは異なる値が、制御装置１４へと伝わってしまう。

そこで、実施の形態１では、下記の手法によって、図４に例示するような故障モードを検出することとした。

図３で述べたとおり、静電容量式のアルコール濃度センサ１２では、静電容量が温度特性を有している。アルコール濃度センサ１２が異常なく出力値を示しているならば、燃料のエタノール濃度が同じである場合には、燃料の温度が相違してもアルコール濃度センサ１２から同じエタノール濃度を示す出力値が得られるはずである。従って、エタノール濃度が一定の環境下において、アルコール濃度センサ１２がエタノール濃度に応じた正しい値を出力しているならば、温度特性を補正した後に最終的に得られるエタノール濃度は同じ値になる筈である。

実施の形態１では、この点を利用して、アルコール濃度センサ１２の異常判定を行う。まず、取得時の温度が異なる複数の静電容量値を取得する。これらの静電容量値から、温度特性による静電容量値の変化分を補正した上で、計測対象燃料のエタノール濃度をそれぞれ求める。前述したように、温度特性の補正は、実施の形態１においては、制御装置１４に記憶されたマップによって実現されている。実施の形態１では、得られたエタノール濃度の差が所定値以上である場合には、アルコール濃度センサ１２に異常があると判定する。

図５は、実施の形態１にかかるアルコール濃度センサ１２の異常判定手法をより具体的に説明するための模式図である。図５に示すように、アルコール濃度センサ１２に前述した故障モードが発生していない場合には、センサ出力値は、図５の「正常な場合」の如く、燃料温度に応じた変化を示す。記述したように、アルコール濃度センサ１２を介して取得される静電容量値に、温度特性が存在するからである。一方、異常が発生している場合には、センサ出力値は、図５の「異常な場合」の如く、燃料温度に対応しない変化を示す。

図５において、Ｔｈは燃料温度の最高値を、Ｔｌは燃料温度の最低値を、Ｅｈは燃料温度がＴｈであるときのアルコール濃度センサ１２の出力値を、Ｅｈは燃料温度がＴｌであるときのアルコール濃度センサ１２の出力値を、それぞれ示す。内燃機関始動後の最低温度Ｔｌと、Ｔｌの時のセンサ出力値（エタノール濃度）Ｅｌと、最高温度Ｔｈ、Ｔｈのときのセンサ出力値（エタノール濃度）Ｅｈを、制御装置１４が記憶する。実施の形態１では、温度差Ｔｈ−Ｔｌが所定値Ｔｓ以上である場合に、すなわち、取得時の燃料温度がある程度大きく異なるセンサ出力値を用いて、故障診断を行う。

図６は、本発明の実施の形態１において制御装置１４が実行するルーチンのフローチャートである。図６のルーチンにおける英文字のそれぞれは、下記の事項を意味する。
ｔ 燃料温度
ｅ アルコール濃度センサ１２のセンサ出力値（エタノール濃度）
ｎ カウンタ値
Ｑ 始動後の積算燃料噴射量（または燃料移動量）
Ｑｓ 燃料濃度安定判定実施用の積算噴射量
Ｔｓ 異常判定を開始する温度差
Ｅｏ 異常時出力変化を判定する判定値

図６に示すルーチンでは、先ず、カウンタ値ｎが１以上か否かが判定される（ステップＳ１００）。このステップでは、予め制御装置１４に設定されたカウンタ値ｎの値が１と比較される。カウンタ値ｎは、内燃機関始動時はゼロに設定されている。

ステップＳ１００においてカウンタ値ｎが１以上ではないと判定された場合には、センサ初回更新があったか否かが判定される（ステップＳ１０２）。このステップにより、アルコール濃度センサ１２の起動が完了したか否かが確認される。例えば、アルコール濃度センサ１２の起動時間が十分に経過したか否かや、アルコール濃度センサ１２から制御装置１４へと出力信号が正常に伝わっているかどうかが判定される。ステップＳ１０２の条件が満たされていない場合には、今回のルーチンが終了し、処理がリターンする。

ステップＳ１０２の条件が成立している場合には、続いて、センサ出力値の初期値が取得される（ステップＳ１０４）。このステップでは、現時点の燃料温度ｔがＴｈおよびＴｌに設定され（Ｔｈ＝Ｔｌ＝ｔ）、現時点のセンサ出力ｅがＥｈおよびＥｌに設定される（Ｅｈ＝Ｅｌ＝ｅ）。そして、カウンタに１が代入され初期値取得が完了し、処理がリターンする。

次いで、初期値取得完了後に再度ステップＳ１００の処理が行われ、ステップＳ１１０以降の処理に移る。ステップＳ１１０では、ｔ＜Ｔｌが成立しているか否かが判定される。この条件が成立している場合には、Ｔｌ＝ｔ、Ｅｌ＝ｅと設定される。ステップＳ１１０の条件が成立していない場合には、ステップＳ１１４において、Ｔ＞Ｔｈが成立しているか否かが判定される。この条件が成立している場合には、ステップＳ１１６においてＴｈ＝ｔ、Ｅｈ＝ｅと設定される。

その後、始動後の積算燃料噴射量Ｑが、燃料濃度安定判定実施用の予め定めた積算噴射量Ｑｓを上回っているか否かが判定される（ステップＳ１１８）。このステップの条件が不成立である場合には、処理はリターンする。

ステップＳ１１８の条件が成立しているつまりＱ＞Ｑｓが成立している場合には、次いで、燃料の濃度変化があるか否かが判定される（ステップＳ１２０）。このステップでは、アルコール濃度センサ１２の計測対象燃料のエタノール濃度に変化が在ったか否かの判定が行われる。
この判定は、例えば、下記のいずれか１つ或いは２つ以上を組み合わせて行うことができる。
（１）給油の有無の判定
（１−１）燃料タンク４内の燃料残量に変化が無い場合には、燃料濃度変化が無いと判定する。
（１−２）燃料タンク４の給油キャップ（不図示）の開閉が行われていない場合には、燃料濃度変化が無いと判定する。
（２）燃料濃度変化の有無
（２−１）同一温度においてアルコール濃度センサ１２で検出されたエタノール濃度に変化が無い場合には、燃料濃度変化が無いと判定する。或いは、温度変化が一定である環境下で、アルコール濃度センサ１２で検出されたエタノール濃度が一定の変化を示す場合には、燃料濃度変化が無いと判定する。
（２−２）内燃機関の定常運転中において、現在のエタノール濃度で制御された空燃比に大きな変化が無い場合には、燃料濃度変化が無いと判定する。
（２−３）前回の給油からのインジェクタ２の積算噴射量または積算燃料移動量が所定値以上である場合には、燃料濃度に変化があるものと判定する。これは例えばインジェクタ２の燃料噴射量の積算値や、燃料流量の検知結果などに基づいて判定できる。例えばフューエルポンプ８の駆動量を用いるなど、各種の公知技術を用いればよい。

なお、燃料を給油した後、アルコール濃度センサ１２の位置の濃度および燃料通路６に設けられたデリバリ（不図示）内の燃料が実際に変化するまでには、時間がかかる。このため、始動後の積算噴射量がある程度以上に大きくなった後に、濃度変化の有無を確認し故障診断を行うことが好ましい。この点に関し、実施の形態１では、ステップＳ１１８でＱ＞Ｑｓの成立の有無を判定している。

ステップＳ１２０において燃料の濃度変化があったと判定された場合には、処理はステップＳ１２２に移る。燃料の濃度変化があった場合、実施の形態１にかかるアルコール濃度センサ１２の異常判定を行うには不適切な環境であるので、異常判定は行われない。このため、ステップＳ１２２では、Ｔｈ＝Ｔｌ＝ｔ、Ｅｈ＝Ｅｌ＝ｅと設定され、処理がリターンする。

ステップＳ１２０において燃料の濃度変化が無いと判定された場合には、下記の式が成立しているか否かが判定される（ステップＳ１２４）。
Ｔｈ−Ｔｌ ＞ Ｔｓ
すなわち、燃料温度の最高値と燃料温度の最低値の差分が、所定の異常判定開始温度差Ｔｓより大きいか否かが判定される。このＴｓ以上の温度変化が得られなかった場合には、アルコール濃度センサ１２の異常判定は保留され、処理はリターンする。

ステップＳ１２４の条件が成立している場合には、下記の式が成立しているか否かが判定される（ステップＳ１２６）。
｜Ｅｈ−Ｅｌ｜ ＞ Ｅｏ
すなわち、Ｔｈ（燃料温度が最も高いとき）におけるセンサ出力値Ｅｈと、Ｔｌ（燃料温度が最も低いとき）におけるセンサ出力値Ｅｌとの差の絶対値が、判定値Ｅｏを上回るほどに大きいか否かが判定される。

図５を参照して説明すると、アルコール濃度センサ１２が異常である場合には、｜Ｅｈ−Ｅｌ｜の値が、通常に比べて大きな値｜Ｅｈ´−Ｅｌ´｜となる。従って、あらかじめ、アルコール濃度センサ１２が正常な環境下でＥｏの値を基準値として設定しておくことにより、アルコール濃度センサ１２の異常の有無を上記の判定式を用いて判定することができる。

ステップＳ１２６の式が成立していない場合には、アルコール濃度センサ１２は正常であるとの判定が下される（ステップＳ１３０）。一方、ステップＳ１２６の式が成立した場合には、アルコール濃度センサ１２に故障が発生しているとの判定が下される（ステップＳ１２８）。

なお、上述した実施の形態１においては、アルコール濃度センサ１２が、前記第１の発明における「燃料性状センサ」に相当し、制御装置１４において、燃料温度ｔの値が取得されることにより、前記第１の発明における「燃料温度特定手段」が、上記ステップＳ１０４、Ｓ１２２の処理が実行されることにより、前記第１の発明における「取得手段」が、上記ステップＳ１２６、Ｓ１２８、Ｓ１３０の処理が実行されることにより、前記第１の発明における「判定手段」が、それぞれ実現されている。

なお、従来の静電容量式の燃料性状センサの故障診断方法として、下記のものがあった。
内燃機関運転中のアルコール濃度センサの出力変動量（検出値の変動量）が異常判定値を越えているか否かに基づいて、異常の有無を判定する手法がある。しかし、この手法では、アルコール濃度の変化により、センサの出力は変化する。このため、誤検出を防止するためには、異常判定値を比較的大きな値にする必要がある。異常判定値を大きめの値にすると、劣化などの異常レベルが小さい異常の検出が困難となる。
また、空燃比フィードバック制御状態、トルク変動、回転速度変動などに基づいて燃料のアルコール濃度を推定し、この推定値とアルコール濃度センサの検出値との差に基づいて、アルコール濃度センサの異常を判定する手法がある。しかし、この手法では、アルコール濃度センサ以外のセンサを用いて間接的にアルコール濃度センサの異常検出を行っている。このため、外乱の影響を受けやすく、精度良く異常検出を行うことが難しい。
この点、実施の形態１では、アルコール濃度センサ１２の出力のみを用いて、アルコール濃度センサ１２自身の異常判定を行っている。従って、他のセンサを用いていないことにより外乱の影響がなく、アルコール濃度センサの劣化などの比較的異常レベルが小さい故障モードも、精度良く検出することができる。

［実施の形態１の変形例］
実施の形態１では、静電容量式のアルコール濃度センサ１２を対象に、本発明の実施の形態１にかかる異常判定を適用した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。静電容量式の各種の燃料性状センサに対して、実施の形態１にかかる異常判定を適用することができる。

実施の形態１では、燃料通路６にアルコール濃度センサ１２が設けられている。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。燃料通路６ではなく、燃料タンク４側にアルコール濃度センサ１２を設ける構成でも良い。

なお、実施の形態１では、アルコール濃度センサ１２の出力に基づき特定されたエタノール濃度を用いて、その差分を所定値と比較することにより、アルコール濃度センサの異常判定を行っている。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、アルコール濃度センサ１２の感知部２０により感知された静電容量値そのものが、アルコール濃度センサ１２の正常時の温度特性に従っているか否かを判定しても良い。例えば、温度特性を、設計値、実験、シミュレーションなどから予め特定しておき、静電容量値がこの温度特性に従っているかどうかを判定しても良い。

実施の形態２．
実施の形態２は、図１に示した実施の形態１のハードウェア構成と同様の構成を備えている。実施の形態２では、実施の形態１の図６のルーチンにおいて行ったセンサ出力値の取得を、内燃機関本体１０の運転停止直前と、運転停止後一定時間経過後（一定時間ソーク後）の始動直後のそれぞれの時期に行うことにした。これにより、確実に同じ燃料に対して、燃料温度の異なるセンサ出力値を取得できる。よって、検出精度向上および検出回数確保が可能となる。

図７および図８は、実施の形態２において制御装置１４が実行するルーチンのフローチャートを示す。実施の形態２では、図８に示す停止時ルーチンが内燃機関本体１０の運転停止の際に実行されており、その後、一定の運転停止期間を経て（一定時間ソークされた後に）、内燃機関始動およびその始動開始直後に図７に示すルーチンが実行されるものとする。なお、一定時間ソークされたか否かは、たとえば、図７のルーチン開始後の初回の燃料温度にて判定することができる。図７および図８のルーチンにおける英文字のそれぞれは、下記の事項を意味する。
Ｔａ 初回燃料温度
Ｅａ 初回センサ出力
Ｔｅ 前回最終燃料温度
Ｅｅ 前回最終センサ出力

図７のルーチンでは、先ず、実施の形態１と同様にステップＳ１００の処理が実行される。

ステップＳ１００の条件が否定された場合には、実施の形態１と同様にステップＳ１０２の処理が実行される。ステップＳ１０２の条件が否定された場合には、実施の形態１と同様に処理はリターンする。

ステップＳ１０２の条件が成立している場合、実施の形態２では、初期値の取得が行われる（ステップＳ２０４）。すなわち、初回燃料温度Ｔａとして現在のｔが、初回センサ出力Ｅａとして現在のｅが、それぞれ取得される。これとともに、カウンタ値ｎに１が設定される。

次いで、下記の式の関係が成立しているか否かが判定される（ステップＳ２０６）。
｜Ｔｅ−Ｔａ｜ ＞ Ｔｓ
ここで、Ｔｅは、図８のルーチンにより取得された値である。すなわち、図８のルーチンでは、内燃機関運転停止時、ＩＧ＝ＯＦＦの場合には（ステップＳ２３０）、そのときのｔおよびｅを、最終値Ｔｅ、Ｅｅとして取得する（ステップＳ２３２）。これらの値のうちＴｅの値が、ステップＳ２０６において用いられる。

ステップＳ２０６の式が満たされていない場合には、処理はステップＳ２０８へと移り、初期値が取得される。すなわち、当該時点でのｔがＴｈおよびＴｌに設定され、当該時点でのｅがＥｈおよびＥｌに設定される。その後、処理がリターンする。

ステップＳ２０６の式が満たされている場合には、処理はステップＳ２１０に移る。ステップＳ２１０では、下記の式の関係が成立しているか否かが判定される。
｜Ｅｅ−Ｅａ｜ ＞ Ｅｏ
この式が成立していれば故障であるとの判定が下され（ステップＳ２１２）、不成立であれば正常であるとの判定が下される（ステップＳ２１４）。これにより、実施の形態１の図６のルーチンにおけるステップＳ１２６と同様に、アルコール濃度センサ１２の異常判定を行うことができる。

一方、ステップＳ１００の条件が成立している場合には、正常判定または異常判定があるか否かが判定される（ステップＳ２２０）。正常判定と異常判定のいずれかの判定結果が得られている場合には、今回のルーチンは終了する。いずれの判定結果も得られていない場合には、処理はサブルーチンＡへと移行する。このサブルーチンＡは、即ち、図６のフローチャート中で破線で囲った部分のルーチン（ステップＳ１１０〜Ｓ１３０）である。これにより、実施の形態１と同様に、アルコール濃度センサ１２の異常判定を行うことができる。

実施の形態３．
実施の形態３では、実施の形態１のハードウェア構成において、アルコール濃度センサ１２に、ヒータを内蔵する。ヒータへの通電により、感知部２０における燃料の温度を所望の時期に所望の温度へと自在に加熱することができる。なお、実施の形態３の変形例として、アルコール濃度センサ１２の外部に別途ヒータを設けても良い。この場合には、燃料通路６におけるアルコール濃度センサ１２の上流側にヒータを設け、アルコール濃度センサ１２の位置における燃料温度を所望値に調節できるようにすれば良い。

実施の形態４．
本発明の実施の形態４にかかるシステムは、実施の形態３と同様のハードウェア構成を有している。図９は、本発明の実施の形態４において制御装置１４が実行するルーチンのフローチャートである。図９のルーチンによれば、ヒータ通電により燃料温度を上昇させ、取得時の燃料の温度が異なる複数の静電容量値を取得することができる。ヒータ加熱により強制的に温度変化を与えることにより、検出機会の確保、検出精度向上の利点がある。なお、図９のルーチンでは、エタノール濃度が検出されるものとする。

図９のルーチンでは、先ず、燃料温度Ｔ１におけるエタノール濃度Ｅ１が検出される（ステップＳ３００）。その後、ヒータ通電が行われ（ステップＳ３０２）、燃料温度Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１）におけるエタノール濃度Ｅ２が検出される（ステップＳ３０４）。

続いて、Ｅ１−Ｅ２の値が所定値よりも小さいか否かが判定される（ステップＳ３０６）。この条件が成立している場合には、Ｅ１−Ｅ２の差が所定値よりも小さく、温度変化に応じたエタノール濃度の出力値の乖離が小さいと判断することが出来る。この場合には、正常であるとの判定が下され（ステップＳ３０８）、今回のルーチンが終了する。

一方、ステップＳ３０６の条件が否定された場合には、Ｅ１−Ｅ２の差が所定値以上に大きく、温度変化に応じたエタノール濃度の出力値の乖離が大きいと判断することができる。この場合には、異常であるとの判定が下され（ステップＳ３１０）、今回のルーチンが終了する。

実施の形態５．
本発明の実施の形態５にかかるシステムは、実施の形態３と同様のハードウェア構成を有し、実施の形態４にかかるセンサ異常判定ルーチン（図９のルーチン）を実行可能に構成されている。

実施の形態５では、燃料性状が安定していると判断できる所定条件下において、ヒータ通電及びアルコール濃度センサ１２の異常判定を行う。具体的には、本実施形態では、下記の条件のいずれか１つ又は２つ以上が満たされているか否かを判定することにより、燃料性状が安定していことを判断する。
（i）所定期間以上、エタノール濃度に変化が認められない。
（ii）燃料タンク４への給油直後ではない。
（iii）内燃機関本体１０の始動後に、所定期間が経過している。

図１０は、本発明の実施の形態５において制御装置１４が実行するルーチンのフローチャートである。図１０のルーチンでは、先ず、電極間燃料流れ検出要求があるか否かが判定される（ステップＳ３２０）。この要求が無い場合には、今回のルーチンは終了する。

続いて、所定期間以上、燃料濃度の変化が無いか否かが判定される（ステップＳ３２２）。このステップでは、前述した（i）〜（iii）の何れか１つ又は２つ以上の判定を行うことにより、燃料濃度の変化の有無を判定する。例えば、予め定めた一定時間内において燃料濃度の変動幅が所定の微小範囲内にある場合には、燃料濃度の変化が無いものと判定する。このステップでの条件が成立していない場合には、燃料濃度が変化しており、アルコール濃度センサ１２の異常判定を行うには不適切な環境にある。従って、今回のルーチンが終了する。

ステップＳ３２２の条件が成立した場合には、アルコール濃度センサ１２を対象にして、異常判定が行われる（ステップＳ３２４）。このステップでは、図９に示した実施の形態４にかかるルーチンが実行される。これにより、アルコール濃度センサ１２の異常判定を行うことができる。

実施の形態６．
本発明の実施の形態にかかるシステムは、実施の形態３と同様のハードウェア構成を有し、実施の形態４にかかるセンサ異常判定ルーチン（図９のルーチン）を実行可能に構成されている。

実施の形態６では、内燃機関本体１０を含むシステムの停止中に、アルコール濃度センサ１２の異常判定を行う。内燃機関の停止中は、燃料消費（すなわちアルコール濃度センサ１２周辺の燃料移動）が無い。このため、異種燃料が燃料タンク４に給油されているか否かにかかわらず、感知部２０における燃料性状に変化が無い。そこで、実施の形態６では、このような燃料性状一定の状況に着目し、ヒータ通電により能動的に燃料温度を変化させることによって、内燃機関停止中に本発明にかかる燃料性状センサの異常判定を実施することにした。

図１１は、本発明の実施の形態６において制御装置１４が実行するルーチンのフローチャートである。図１１のルーチンでは、先ず、実施の形態５のときと同様に、電極間燃料流れ検出要求があるか否かが判定される（ステップＳ３２０）。この要求が無い場合には、今回のルーチンは終了する。

続いて、現在、内燃機関本体１０を含むシステムが運転停止中であるか否かが判定される（ステップＳ３３２）。ここで、本実施形態における運転停止中とは、たとえば、コンベエンジンの始動前、停止後、ハイブリッドエンジンの停止中などを含む。このステップでの条件が成立していない場合には、今回のルーチンが終了する。

ステップＳ３３２の条件が成立した場合には、アルコール濃度センサ１２を対象にして、実施の形態５のときと同様に異常判定が行われる（ステップＳ３２４）。これにより、アルコール濃度センサ１２の異常判定を行うことができる。

実施の形態７．
本発明の実施の形態７にかかるシステムは、実施の形態３と同様のハードウェア構成を有し、実施の形態４にかかるセンサ異常判定ルーチン（図９のルーチン）を実行可能に構成されている。

実施の形態７では、エンジン負荷が所定値以下であるときに、ヒータ通電を行いアルコール濃度センサ１２の異常判定を行う。高負荷運転時に燃料温度を上昇させると、ノック、ベーパロックなどの不具合を生じる可能性がある。実施の形態７によれば、そのような不具合の発生を抑制できる。

図１２は、本発明の実施の形態７において制御装置１４が実行するルーチンのフローチャートである。図１２のルーチンでは、先ず、実施の形態５のときと同様に、電極間燃料流れ検出要求があるか否かが判定される（ステップＳ３２０）。この要求が無い場合には、今回のルーチンは終了する。

続いて、現在、内燃機関本体１０の負荷が所定値以下であるか否かが判定される（ステップＳ３４２）。負荷の検出は、例えばスロットルバルブ開度など、内燃機関の負荷検出用の各種公知技術を用いればよい。ここで定める所定値は、燃料温度を上昇させたとしてもノック、ベーパロックなどの不具合を生じる可能性がない程度の負荷の値として定めることができる。このステップでの条件が成立していない場合には、今回のルーチンが終了する。

ステップＳ３４２の条件が成立した場合には、アルコール濃度センサ１２を対象にして、実施の形態５のときと同様に異常判定が行われる（ステップＳ３２４）。これにより、アルコール濃度センサ１２の異常判定を行うことができる。

なお、実施の形態７では、次のような利点も享受しうる。すなわち、ヒータ通電量が小さくとも燃料温度上昇効果を得ることが可能であり、消費電力が少なくて済む。また、燃料移動量が小さいため、異常判定を行っている間、燃料性状が変化する可能性が低い。これらの利点を享受するために、ステップＳ３４２における所定値を、消費電力量が所定量以下で済むような負荷に相当する値や、異常判定に要する時間（例えば、ヒータにより温度を変化させるための時間）に比べて燃料移動量が十分に小さくなる程度の負荷に相当する値に、定めることもできる。

２ インジェクタ ４ 燃料タンク
６ 燃料通路 ８ フューエルポンプ
１０ 内燃機関本体
１２ アルコール濃度センサ
１４ 制御装置
２０ 感知部
２２ 電極
２４ 異物
２６ 燃料

Claims (7)

1. 計測対象燃料の静電容量値を感知する感知部を有する静電容量式の燃料性状センサの異常を判定する異常判定装置であって、
   前記感知部における前記計測対象燃料の温度を求める燃料温度特定手段と、
   取得時の前記感知部における燃料の性状が実質的に同じである又は実質的に同じであると推定可能であり、かつ、取得時の前記計測対象燃料の温度が異なる、複数の前記静電容量値を取得する取得手段と、
   前記取得手段で取得した前記複数の前記静電容量値が前記燃料性状センサにおける静電容量値の温度特性に従っているか否かに基づいて、前記燃料性状センサに異常があるか否かを判定する判定手段と、
   を備えることを特徴とする燃料性状センサの異常判定装置。
2. 前記取得手段が、
   前記計測対象燃料の温度が第１の温度であるときに、第１静電容量値を取得する第１取得手段と、
   前記感知部における燃料の性状が前記第１静電容量値の取得時の性状と同じである場合または前記第１静電容量値の取得時の燃料の性状と前記感知部における燃料の性状との差が所定範囲内にある場合であって、前記計測対象燃料の温度が前記第１の温度と異なる第２の温度であるときに、第２静電容量値を取得する第２取得手段と、
   を含み、
   前記判定手段が、
   前記第１、２静電容量値に応じた性状の値を、前記計測対象燃料の温度に応じた前記燃料性状センサの静電容量値の前記温度特性による変化分を補正したうえで、それぞれ求める補正後性状値取得手段と、
   前記補正後性状値取得手段で取得した複数の性状の比較に基づいて、前記燃料性状センサに異常があるか否かを判定する手段と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の燃料性状センサの異常判定装置。
3. 前記判定手段は、前記補正後性状値取得手段で取得した前記複数の性状の差が所定値よりも大きい場合に、前記燃料性状センサに異常があると判定することを特徴とする請求項２に記載の燃料性状センサの異常判定装置。
4. 前記取得手段は、
   内燃機関の停止の際に前記静電容量値を取得する停止時取得手段と、
   前記内燃機関の前記停止の後の、次回始動の際に、前記静電容量値を取得する始動時取得手段と、
   を含み、
   前記判定手段は、前記停止時取得手段で取得した前記静電容量値と前記始動時取得手段で取得した前記静電容量値とに基づきそれぞれ検出した性状の値が前記燃料性状センサの静電容量値の温度特性に従っているか否かに基づいて、前記燃料性状センサに異常があるか否かを判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃料性状センサの異常判定装置。
5. 前記燃料性状センサが計測する前記計測対象燃料の温度を変化させることができる温度調節手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃料性状センサの異常判定装置。
6. 前記温度調節手段は、前記燃料性状センサの内部に備えられたヒータと、前記燃料性状センサの外部であって前記燃料性状センサよりも上流側に設けられ前記燃料性状センサ側へ流れる燃料を加熱することのできるヒータと、のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５に記載の燃料性状センサの異常判定装置。
7. 前記取得手段が、
   前記内燃機関の運転中に、前記内燃機関の負荷が所定値以下である場合に、前記燃料性状センサが計測する前記計測対象燃料を前記温度調節手段で加熱する加熱制御手段と、
   前記加熱制御手段で前記計測対象燃料の温度が変化させられたときに、前記燃料性状センサから前記静電容量値を取得する手段と、
   を含むことを特徴とする請求項５または6に記載の燃料性状センサの異常判定装置。

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