JP5314341B2 - アルコール含有燃料用燃料ポンプの交換警報システム - Google Patents

Description

本発明は、燃料タンク内に装着されてアルコール含有燃料をエンジンに圧送する燃料ポンプの交換警報システムに関する。

近年、燃料事情の悪化や排気清浄化等の要請により従来のガソリンに加え、代替燃料としてアルコールを同時に使用可能なシステムが実用化されつつある。このシステムを搭載した自動車等の車両（ＦＦＶ：Flexible Fuel Vehicle）では、ガソリンは勿論のことアルコールとガソリンの混合燃料、或いはアルコールのみで走行可能である。このＦＦＶで使用される燃料のアルコール濃度（含有率）は燃料タンクに燃料を補給の際、ユーザの要望により０％（ガソリンのみ）から１００％（アルコールのみ）の間で変化する。この種のＦＦＶ用エンジンでは、例えば燃料中のアルコール濃度が高くなるに従ってアルコール燃料の特性により低温で気化し難く、アルコール濃度センサにより検出されたアルコール濃度に基づきエンジンの燃料噴射量等を可変制御している。

一方、エンジンに燃料を供給する燃料ポンプは、燃料タンクの内部に装着されるインタンク式のポンプであって、燃料ポンプ全体が燃料に漬かった状態になり得る。

この燃料ポンプは吸入口及び吐出口が形成されたケースの内部にポンプ部及びモータ部が配置されると共に燃料通路が形成される。モータ部の駆動源となる電力が外部から供給される正極ターミナル及び負極ターミナルが組み付けられ、これら正極ターミナル及び負極ターミナルにピグテール等を介してモータ部の整流子に当接するブラシが接続される。そして、外部から正極ターミナル及び負極ターミナルに電力が供給され、ピグテール等を介してブラシに電力が流れ、ブラシから整流子を介して電機子のコイルに電力が供給されてモータ部が駆動し、モータ部によりポンプ部が駆動されて燃料タンク内の燃料を吸入口から吸入して燃料通路を介して吐出口に向けて圧送する。

この種の燃料ポンプにおいては正極ターミナル及び負極ターミナルの両ターミナル、ピグテール、ブラシ等の通電部が燃料通路内に露出して燃料に晒される。そして、ガソリン代替燃料であるアルコールには導電性の高い成分が含まれ、その導電性の高いアルコールを含む燃料に晒される陽極側の通電部には電気化学的腐食（以下、電解腐食）が生じ、電解腐食による通電部の減肉による通電抵抗の増大等によって通電部の通電不良を招くことが懸念される。

この対策として燃料に晒される導電部の露出を小さくして電解腐食を抑制する燃料ポンプが種々提案されている。例えば、特許文献１及び特許文献２には、正極ターミナル及び負極ターミナルを樹脂によりモールドすることで燃料通路内における両ターミナルの露出面積を小さくして、両ターミナルの電解腐食を抑制する燃料ポンプが提案されている。

特開２００８−６４０２９号公報 特開２００８−６４０３０号公報

上記特許文献１及び特許文献２によると、正極ターミナル及び負極ターミナルを樹脂によりモールドすることで燃料通路内に露出する両ターミナルの露出面積が小さくなり、両ターミナルの電解腐食される部分が抑制できる。

しかし、回転する整流子に接するブラシ等の摺動接点やピグテール等の可動配線部を完全に被覆することは困難であり、燃料に晒されるピグテールやブラシ等の通電部の電解腐食に伴い燃料ポンプの交換等のメンテナンスが要求される。

この通電部の電解腐食は、通電部内の金属がイオン化して電解質溶液であるアルコール含有燃料中に溶け出す現象で通電部への通電によって促進され、その電解腐食進展速度は燃料のアルコール濃度により異なることから、燃料のアルコール濃度が種々変化するＦＦＶにおいては最適な燃料ポンプの交換タイミングを設定することが極めて困難である。

ここで、発明者は、鋭意研究実験により燃料に晒される通電部の電解腐食に伴う通電部の通電抵抗変化等の進展変化する腐食挙動変化に基づいて燃料ポンプの通電部の耐久寿命を推定し得ることを見出した。

従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的を、燃料ポンプの通電部の腐食挙動変化に基づき最適タイミングで燃料ポンプの交換を促すことで燃料ポンプの作動不良を未然に防止できるアルコール含有燃料用燃料ポンプの交換警報システムを提供することにある。

上記目的を達成する請求項１に記載のアルコール含有燃料用燃料ポンプの交換警報システムの発明は、燃料タンク内に装着され、吸入口及び吐出口が形成されたケース内に上記吸入口と吐出口を連通する燃料通路が形成されると共に該燃料通路に露出する通電部によって電力供給されるモータ部及びポンプ部が配置されて上記吸入口から吸入した燃料を吐出口から燃料パイプを介してエンジンに供給するアルコール含有燃料用ポンプの交換警報システムにおいて、燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と燃料ポンプの作動時間を検出する通電時間計測手段を備え、燃料の種々のアルコール濃度毎の上記通電部の電気化学的腐食により進展する腐食挙動変化の進展比率を示すデータベースを参照して上記アルコール濃度検出手段による検出アルコール濃度及び通電時間計測手段による検出作動時間に基づいて上記腐食挙動変化の進展を求め、該腐食挙動変化値が予め設定された燃料ポンプの正常使用許容範囲を越える前に警報手段を作動させることを特徴とする。

この発明によると、燃料の種々のアルコール濃度毎の通電部に対する電解腐食の進展比率を示すデータベースを参照してアルコール濃度検出手段による検出アルコール濃度及び通電時間計測手段による検出作動時間に基づいて腐食挙動変化の進展を求め、該腐食挙動変化値が正常使用許容範囲を越える前に警報手段を作動させることから、最適なタイミングでユーザに燃料ポンプの使用耐久寿命となることを警報手段により報知し、燃料ポンプの交換を促すことができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１のアルコール含有燃料用ポンプの交換警報システムにおいて、上記アルコール濃度検出手段は、ＦＦＶのエンジン制御用のアルコール濃度検出手段を兼備することを特徴とする。

この発明によると、アルコール含有燃料用ポンプの交換警報システムにおけるアルコール濃度検出手段が、ＦＦＶのエンジン制御用のアルコール濃度検出手段を兼備することから、燃料ポンプの交換警報システム専用のアルコール濃度検出手段を省略することが可能になり構成の簡素化及び製造コストの低減が得られる。

本発明によると、アルコール含有燃料に晒されて電解腐食により進展する燃料ポンプの通電部の腐食挙動変化が予め設定された燃料ポンプの正常使用許容範囲を越える前に警報手段を作動させて、最適なタイミングでユーザに燃料ポンプの使用耐久寿命となることを警報手段により報知でき、燃料ポンプの作動不良が未然に防止できる。

本発明によるアルコール含有燃料用ポンプの交換警報システムの参考例及び実施の形態をＦＦＶに搭載される燃料タンク内に燃料ポンプが配設されたインタンク式の燃料ポンプを例に説明する。

（第１参考例）
本発明の第１参考例を図１図及び図２を参照して説明する。図１は本参考例における燃料ポンプ交換警報システムの概要を示す構成図である。

燃料タンク１の内部には燃料ポンプ５が装着され、燃料ポンプ５全体が燃料内に漬かった状態になり得る。燃料タンク１にはガソリンは勿論のことアルコールとガソリンの混合燃料、或いはアルコールのみが供給され、燃料のアルコール濃度は０％（ガソリンのみ）から１００％（アルコールのみ）の間で変化する。

燃料ポンプ５は、周知の既存の燃料ポンプと同様であり詳細な説明を省略するが、吸入口７及び燃料パイプ９に接続される吐出口８が形成されたケース６の内部に図示しないポンプ部及びモータ部が配置されると共に燃料通路が形成され、モータ部の通電部が設けられる。通電部はモータ部の駆動源となる電力が外部から供給される正極ターミナル及び負極ターミナル、これら正極ターミナル及び負極ターミナルにピグテール等を介して整流子に当接するブラシが接続される。そして、外部から正極ターミナル及び負極ターミナルに電力が供給され、ピグテール等を介してブラシに電力が流れ、ブラシから整流子を介して電機子のコイルに電力が供給されてモータ部が駆動し、モータ部によりポンプ部が駆動されて燃料タンク１内の燃料を吸入口７から吸入して燃料通路を介して吐出口８に向けて圧送し、燃料パイプ９を介してエンジン１０に供給する。

更に、燃料ポンプ５における通電部の電解腐食に伴い進展する腐食挙動変化となる通電部の通電抵抗の変化を検出するための電流検出手段である電流計１１、例えば車室内のインストルメントパネルに配設された警報手段となる警告灯１２、電流計１１により検出された電流値が予め設定された閾値ａ、即ち電解腐食による通電部の減肉によって燃料ポンプ５の機能が正常使用許容範囲以下となる直前の電流値を越えた際に警告灯１２を作動させる制御部となるＥＣＵ１３を備える。

ここで、アルコール含有燃料に晒させる燃料ポンプ５の通電部は、燃料ポンプ５の使用に伴う通電によって電解腐食が促進されて次第に減肉され、通電部の通電抵抗が次第に上昇して電流値が次第に下降する。この通電部の通電抵抗の上昇に伴い低下する電流値の進展変化により通電部の電解腐食の進展を推定する。通電部の通電抵抗の上昇により電流値が低下して燃料ポンプ５の機能が正常使用許容範囲以下、即ち燃料ポンプ５の使用耐久寿命となる直前の電流値を上記閾値ａとする。この閾値ａは、予め通電部の電解腐食による電流値の変化と正常使用許容範囲との相関関係を実験やシミュレーションすることによって設定される。

この燃料ポンプ５の使用時間の経過に伴う電流値の進展変化と閾値ａ、即ち警報灯１２の点灯の相関の一例を図２に示す。

このように構成された燃料ポンプ交換警報装置は、ＦＦＶの運転等により燃料タンク１内においてアルコール含有燃料に晒される燃料ポンプ５の通電部は、通電に伴って次第に電解腐食が促進されて減肉されて進展する通電部の腐食挙動変化値、即ち通電部における電流値の進展変化によって推定し、電流計１１により検出される通電部の電流値が予め設定された閾値ａに達した際に、ＥＣＵ１３によって警告灯１２を作動させてユーザに燃料ポンプ５の使用耐久寿命となることを知らせ、燃料ポンプ５の交換を促す。

従って、本参考例によると、アルコール含有燃料に晒されて電解腐食する燃料ポンプ５の通電部の腐食挙動変化値である進展する電流値の変化に基づいて警告灯１２を点灯させることから、燃料中のアルコール濃度の変化にかかわらず最適なタイミングでユーザに燃料ポンプ５が使用耐久寿命となることを報知し、燃料ポンプ５の交換を促すことができ、燃料ポンプ５の作動不良が未然に防止できる。

（第２参考例）
第２参考例を図３及び図４を参照して説明する。図３は本参考例における燃料ポンプ交換警報システムの概要を示す構成図である。なお、図３において図１と対応する部位には同一符号を付することで該部の詳細な説明を省略し、異なる部分を主に説明する。

第１参考例と同様に燃料タンク１内に燃料ポンプ５が装着され、燃料ポンプ５は、吸入口７及び燃料パイプ９に接続される吐出口８が形成されたケース６の内部に図示しないポンプ部及びモータ部が配置されると共に燃料通路が形成され、モータ部によりポンプ部が駆動されて燃料タンク１内の燃料を吸入口７から吸入して燃料通路を介して吐出口８に向けて圧送し、吐出口８から燃料パイプ９を介してエンジン１０に供給する。

更に、燃料ポンプ５における通電部の電解腐食に伴う該部の電流低下による燃料ポンプ５の吐出量の変化を腐食挙動変化として検出するための吐出量検出手段となる流量計２１が燃料供給回路、本参考例では燃料パイプ９に設けられる。流量計２１により検出された流量値が予め設定された閾値ｂ、即ち電食腐食による通電部の減肉による電流抵抗の上昇により電流が低下して燃料ポンプ５の進展変化する吐出量が正常使用許容範囲以下となる直前の流量値を閾値ｂとし、この閾値ｂを越えた際に警告灯１２を点灯作動させる制御部となるＥＣＵ２３を備える。

ここで、アルコール含有燃料に晒させる燃料ポンプ５の通電部は、燃料ポンプ５の使用に伴う通電によって電解腐食が促進されて次第に減肉されて通電部の通電抵抗が次第に上昇して電流値が低下する。この電流値の低下に伴って次第に燃料ポンプ５により吐出量が低下する。この燃料ポンプ５の吐出量の進展変化を腐食挙動変化とし、この腐食挙動変化値となる燃料ポンプ５の吐出量の低下の変化により通電部の腐食変化を推定し、燃料ポンプ５の燃料吐出量が正常使用許容範囲以下、即ち燃料ポンプ５の使用耐久寿命となる直前の燃料ポンプ５の吐出量を上記閾値ｂとする。この閾値ｂは予め通電部の電解腐食による燃料ポンプ６の吐出量の進展変化と燃料ポンプ５の正常使用許容範囲との相関関係をシミュレーションや実験に基づいて設定される。

この燃料ポンプ５の吐出量の進展変化と閾値ｂ、即ち警報灯１２の点灯の相関を図４に示す。

このように構成された燃料ポンプ交換警報システムは、ＦＦＶの運転等により燃料タンク１内においてアルコール含有燃料に晒される燃料ポンプ５の導電部は、通電に伴って次第に電解腐食が促進されて減肉されて変化する燃料ポンプ５の吐出量を流量計２１で検出する。その腐食挙動変化値となる流量計２１による燃料ポンプ５の吐出量値が予め設定された閾値ｂに達した際に、ＥＣＵ２３によって警告灯１２を作動させてユーザに燃料ポンプ５の使用耐久寿命となる直前であることを知らせ、燃料ポンプ５の交換を促す。

従って、本参考例によると、アルコール含有燃料に晒される燃料ポンプ５の導電部の電解腐食に伴い変化する燃料ポンプ５の吐出量の進展変化に基づいて警告灯１２を点灯させることから、燃料中のアルコール濃度の変化にかかわらず最適なタイミングでユーザに燃料ポンプ５が使用耐久寿命となることを報知し、燃料ポンプ５の交換を促すことができる。

（実施の形態）
実施の形態を図５乃至図７を参照して説明する。図５は本実施の形態における燃料ポンプ交換警報システムの概要を示す構成図である。なお、図５において図１と対応する部位には同一符号を付することで該部の詳細な説明を省略し、異なる部分を主に説明する。

第１参考例及び第２参考例と同様に燃料タンク１内に燃料ポンプ５が装着され、燃料ポンプ５は、吸入口７及び燃料パイプ９に接続される吐出口８が形成されたケース６の内部に図示しないポンプ部及びモータ部が配置されると共に燃料通路が形成され、モータ部によりポンプ部が駆動されて燃料を吸入口７から吸入して燃料通路を介して吐出口８に向けて圧送し、燃料パイプ９を介してエンジン１０に供給する。

燃料パイプ９等の燃料供給回路に設けられた使用中の燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段であるアルコール濃度センサ３１及び燃料ポンプ５の通電時間を検出する通電時間計測手段３２を備え、更にこれらアルコール濃度センサ３１により検出されたアルコール濃度及び通電時間計測手段３２により検出された通電時間により得られる進展する腐食挙動変化値に基づいて燃料ポンプ５が使用耐久寿命になる直前に警告灯１２を点灯作動させる制御部となるＥＣＵ３３を備える。

ここで、ＦＦＶではアルコール濃度センサで使用中の燃料のアルコール濃度を検知してエンジン制御をすることから、このエンジン制御用のアルコール濃度センサを本実施の形態のアルコール濃度センサ３１として使用することができる。また、燃料の種々のアルコール濃度に対する燃料ポンプ５の通電部の電解腐食の耐久時間、即ち、通電部の電解腐食による減肉に起因する燃料ポンプ６の耐久時間との相関の一例を図６に示す。この種々のアルコール濃度毎の単位時間あたりの電解腐食による導電部の進展比率をデータベース化して制御部３３に記憶し、制御部３３においてアルコール検出センサ３１により検出されたアルコール濃度と通電時間計測手段３２により検出される各アルコール濃度における通電時間に基づいて各アルコール濃度の燃料における作動時間を積算し、アルコール濃度毎の導電部の電食腐食の進展比率を示すデータベースを基に通電部の腐食挙動変化値を演算する。この腐食挙動変化値が予め設定された閾値ｃに達した際に、ＥＣＵ３３によって警告灯１２を作動させる。

この閾値ｃは燃料のアルコール濃度及び作動時間による導電部の電解腐食により進展変化する腐食挙動変化値との相関はシミュレーションや実験により予め設定される。この腐食挙動変化値と閾値ｃ、即ち警報灯１２の点灯の相関を図７に示す。

このように構成された燃料ポンプ交換警報装置は、ＦＦＶの運転等により燃料タンク１内においてアルコール含有燃料に晒される燃料ポンプ５の導電部は、通電に伴って次第に電触腐食が促進されて減肉される腐食変化を、使用される燃料のアルコール濃度と使用時間に基づいて算出した進展変化する腐食挙動変化値が予め設定された閾値ｃに達した際に、ＥＣＵ３３によって警告灯１４を作動させてユーザに燃料ポンプ５の使用耐久寿命になることを知らせ、最適なタイミングでユーザに燃料ポンプ５が使用耐久寿命になることを報知し、燃料ポンプ５の交換を促すことができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば上記実施の形態において警報手段として警告灯を使用したが、ブザー等他の警報手段を用いることもできる。

第１参考例における燃料ポンプ交換警報システムの概要を示す構成図である。 燃料ポンプの使用時間と通電部の電流値の変化の相関を示す図である。 第２参考例における燃料ポンプ交換警報システムの概要を示す構成図である。 燃料ポンプの使用時間と吐出量の相関を示す図である。 実施の形態における燃料ポンプ交換警報システムの概要を示す構成図である。 各燃料のアルコール濃度と燃料ポンプの耐久時間との相関を示す図である。 燃料ポンプの使用時間と腐食挙動変化値との相関を示す図である。

１ 燃料タンク
５ 燃料ポンプ
６ ケース
７ 吸入口
８ 吐出口
９ 燃料パイプ
１０ エンジン
１１ 電流計（電流検出手段）
１２ 警告灯（警報手段）
１３ ＥＣＵ（制御部）
２１ 流量計（吐出量検出手段）
２３ ＥＣＵ（制御部）
３１ アルコール濃度センサ（アルコール濃度検出手段）
３２ 通電時間計測手段
３３ ＥＣＵ（制御部）

Claims (2)

1. 燃料タンク内に装着され、吸入口及び吐出口が形成されたケース内に上記吸入口と吐出口を連通する燃料通路が形成されると共に該燃料通路に露出する通電部によって電力供給されるモータ部及びポンプ部が配置されて上記吸入口から吸入した燃料を吐出口から燃料パイプを介してエンジンに供給するアルコール含有燃料用ポンプの交換警報システムにおいて、
   燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と燃料ポンプの作動時間を検出する通電時間計測手段を備え、
   燃料の種々のアルコール濃度毎の上記通電部の電気化学的腐食により進展する腐食挙動変化の進展比率を示すデータベースを参照して上記アルコール濃度検出手段による検出アルコール濃度及び通電時間計測手段による検出作動時間に基づいて上記腐食挙動変化の進展を求め、該腐食挙動変化値が予め設定された燃料ポンプの正常使用許容範囲を越える前に警報手段を作動させることを特徴とするアルコール含有燃料用ポンプの交換警報システム。
2. 上記アルコール濃度検出手段は、ＦＦＶのエンジン制御用のアルコール濃度検出手段を兼備することを特徴とする請求項１に記載のアルコール含有燃料用ポンプの交換警報システム。

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