JP2000073883A - 内燃エンジンの蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 減圧時に燃料タンク内の蒸発燃料が吸気管内
に吸い込まれ、エンジンが不安定になるのを防止する。 【解決手段】 バイパスバルブ１４と、パージコントロ
ールバルブ１１と、ドレンカットバルブ１２とを備えた
蒸発燃料処理装置に関する。リーク判断を行うには、ま
ず、ドレンカットバルブ１２を閉じるとともにパージコ
ントロールバルブ１１を開き、バイパスバルブ１４から
吸気管８側の通路内を減圧する。バイパスバルブ１４か
ら吸気管８までの通路内を所定圧力まで減圧したらパー
ジコントロールバルブ１１を閉じる。そして、パイパス
バルブ１４を開き、所定時間が経過したら燃料タンク１
からパージコントロールバルブ１１までの通路内の圧力
変化を測定しリーク診断を行う。これにより減圧時に燃
料タンク１内の蒸発燃料が吸気管８内に吸い込まれ、エ
ンジンが不安定になるのを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は内燃エンジンの蒸
発燃料処理装置に関し、特にリーク診断を行う蒸発燃料
処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃エンジンは、エンジン停止中に燃料
タンク内で発生した蒸発燃料をキャニスタ内の活性炭に
一旦吸着させておき、エンジン始動後の所定の運転条件
で吸入負圧を利用して活性炭に吸着した燃料粒子を脱離
させ、スロットルバルブ下流の吸気管に導き燃焼させる
蒸発燃料処理装置を備えている。

【０００３】このような蒸発燃料処理装置では、燃料タ
ンクより吸気管までの通路の途中に漏れがあったり、パ
イプの接合部のシールが不良になると、蒸発燃料が大気
中に放出されてしまうため、蒸発燃料処理装置の中には
リーク診断を行うものもある。

【０００４】リークの有無を判断するには、前記通路を
閉空間とし、かつその閉空間を大気圧に対して相対的に
圧力差のある状態とした後の圧力変化をみればよく、例
えば特開平５−７９４０８号公報に開示されている蒸発
燃料処理装置では、エンジン運転中にスロットルバルブ
下流に発生する負圧を用いて前記通路を減圧し、その後
の圧力変化をみることによりリーク診断を行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術では減圧時に燃料タンクと吸気管が直接に連通さ
れるため、減圧中に燃料タンク内の蒸発燃料がエンジン
に吸い込まれて混合比が乱れ、エンジンの運転状態が不
安定になる可能性があった。

【０００６】また、車速が高い方が吸気管内の負圧は大
きく発達するため、減圧時は車速が高い方がよいが、車
速が高いとスロッシング（燃料タンク内の燃料の飛び跳
ね、液面変動）により通路内圧力が上昇し誤診断が増え
るため、リーク診断時は車速が低い方がよい。車速と関
係なく減圧及びリーク診断を行う従来技術ではこの２つ
の要求を同時に満たすことができなかった。

【０００７】本発明はこのような従来技術の課題を鑑み
てなされたものであり、減圧中に燃料タンク内の蒸発燃
料を吸い込んでエンジンが不安定になるのを防止すると
ともに、効率的な減圧と精度の高いリーク診断を両立す
ることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、大気解放
口を有するキャニスタと、燃料タンクとキャニスタとを
連通する第１の通路と、前記キャニスタとスロットルバ
ルブ下流の吸気管とを連通する第２の通路と、前記第１
の通路を開閉するバイパスバルブと、前記第２の通路を
開閉するパージコントロールバルブと、前記キャニスタ
の大気解放口を開閉するドレンカットバルブとを備えた
内燃エンジンの蒸発燃料処理装置において、前記ドレン
カットバルブとバイパスバルブを閉じるとともに前記パ
ージコントロールバルブを開いて前記バイパスバルブか
ら吸気管側の通路内に吸気管内の負圧を導入し、前記バ
イパスバルブから吸気管側の通路内を所定圧力まで減圧
したら前記パージコントロールバルブを閉じる減圧手段
と、減圧後、前記パイパスバルブを開き、所定時間が経
過したら前記燃料タンクから前記パージコントロールバ
ルブまでの通路内の圧力変化を測定する圧力測定手段
と、測定された圧力変化に基づきリーク診断を行う診断
手段とを備えたことを特徴とするものである。

【０００９】第２の発明は、第１の発明において、車速
を検出する手段を備え、前記減圧手段が、検出された車
速が所定車速よりも高くなったときに前記ドレンカット
バルブを閉じるとともに前記パージコントロールバルブ
を開いて前記バイパスバルブから吸気管側の通路内に吸
気管内の負圧を導入し、前記バイパスバルブから吸気管
側の通路内を所定圧力まで減圧したら前記パージコント
ロールバルブを閉じることを特徴とするものである。

【００１０】第３の発明は、第１または第２の発明にお
いて、車速を検出する手段を備え、前記圧力測定手段
が、減圧後、検出された車速が所定車速よりも低くなっ
たときに前記パイパスバルブを開き、所定時間が経過し
たら前記燃料タンクから前記パージコントロールバルブ
までの通路内の圧力変化を測定することを特徴とするも
のである。

【００１１】第４の発明は、第１から第３の発明におい
て、前記バイパスバルブと前記パージコントロールバル
ブの間に負圧貯蓄用のタンクを設けたことを特徴とする
ものである。

【００１２】

【発明の作用及び効果】第１の発明によると、減圧時に
はドレンカットバルブが閉じられるとともにパージコン
トロールバルブが開かれ、バイパスバルブから吸気管側
の通路内に吸気管内の負圧が導入される。そして、バイ
パスバルブから吸気管側の通路内を所定圧力まで減圧し
たらパージコントロールバルブが閉じられる。このとき
バイパスバルブは閉じているので燃料タンク内の蒸発燃
料が吸気管内に流れ込むことはない。

【００１３】その後の圧力測定時に、バイパスバルブが
開かれ、バイパスバルブからパージコントロールバルブ
間の通路内に蓄えられた負圧を利用して燃料タンク内が
減圧されるが、パージコントロールバルブは閉じられて
いるので、このときも燃料タンク内の蒸発燃料が吸気管
内に流れ込むことはない。

【００１４】したがって、減圧時に燃料タンクと吸気管
とが直接に連通することはないので、燃料タンク内の蒸
発燃料が吸気管内に流れ込み、エンジンの運転状態が不
安定になるのを確実に防止することができる。

【００１５】第２の発明によると、通路内の減圧は車速
が所定車速よりも高いときに行われる。車速が高ければ
吸気管内の負圧も大きく発達するため、通路内の減圧を
短時間のうちにかつ効率的に行うことができる。

【００１６】第３の発明によると、リーク診断は車速が
所定車速よりも低い低速時や停車時に行われる。このよ
うに低速時等にリーク診断を行うことにより、スロッシ
ングの影響を受けにくくなり診断精度を高めることがで
きる。

【００１７】また、第１から第３の発明においては、バ
イパスバルブからパージコントロールバルブ間の通路内
に蓄えられた負圧を利用してバイパスバルブから燃料タ
ンク間の通路内の減圧を行うのであるが、第４の発明に
よると、バイパスバルブからパージコントロールバルブ
間に負圧貯蓄用のタンクを設けたことにより、バイパス
バルブからパージコントロールバルブ間の通路内に燃料
タンク側の通路を減圧するのに十分な負圧を蓄えること
ができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき本発明の
実施の形態について説明する。

【００１９】図１は本発明に係る蒸発燃料処理装置の概
略構成を示す。この蒸発燃料処理装置は、キャニスタ４
と、キャニスタ４と燃料タンク１を連通する通路２（第
１の通路）と、キャニスタ４とスロットルバルブ７下流
の吸気管８を連通する通路６（第２の通路）とを備え
る。

【００２０】通路２には、燃料タンク１側の通路内が大
気圧よりも低くなると開かれるバキュームカットバルブ
３（チェックバルブ）と、バイパスバルブ１４が並列に
設けられる。このバイパスバルブ１４はステップモータ
により開閉駆動される常閉のバルブで、後述するリーク
診断を行うときに所定の条件で開かれる。

【００２１】通路６には、パージコントロールバルブ１
１と、通路内の圧力を測定する圧力センサ１３、所定の
容積をもつ負圧貯蔵用タンク１５が設けられる。このパ
ージコントロールバルブ１１もバイパスバルブ１４同様
にステップモータにより開閉駆動される常閉のバルブ
で、後述するように吸着燃料を脱離させるときや、リー
ク診断を行うときに所定の条件で開かれる。なお、負圧
貯蔵用タンク１５はバイパスバルブ１４とパージコント
ロールバルブ１１の間であればどこに設けてもよい。

【００２２】キャニスタ４は大気解放口５を備え、この
大気解放口５にはドレンカットバルブ１２が設けられ
る。ドレンカットバルブ１２はステップモータにより開
閉駆動される常開のバルブで、後述するリーク診断を行
うときに所定の条件で閉じられる。

【００２３】上記パージコントロールバルブ１１、ドレ
ンカットバルブ１２、バイパスカットバルブ１４はマイ
クロコンピュータ２１によって開閉制御される。マイク
ロコンピュータ２１には圧力センサ１３からの信号の
他、車速センサ２２からの車速信号も入力される。

【００２４】このような構成により、燃料タンク１上部
のベーパ（蒸発燃料を含んだ空気）は通路２を介してキ
ャニスタ４に導かれ、燃料粒子だけがキャニスタ４内の
活性炭４ａに吸着され、残りの空気は大気解放口５より
外部に放出される。

【００２５】そして、この活性炭４ａに吸着した燃料を
処理するには、パージコントロールバルブ１１を開き、
スロットルバルブ７下流に発達する吸入負圧を利用して
大気解放口５からキャニスタ４内に新気を導入する。こ
の導入された新気により活性炭４ａに吸着されていた燃
料は脱離され、新気とともに通路６を介して吸気管８内
に導入され燃やされる。

【００２６】ところで、通路２、通路６の各接続部や、
燃料タンク１のシール部等に漏れがあると蒸発燃料が大
気中に放出されるおそれがある。このため、マイクロコ
ンピュータ１２は上記パージコントロールバルブ１１、
ドレンカットバルブ１２、バイパスカットバルブ１４を
開閉制御して燃料タンク１からパージコントロールバル
ブ１１間の通路内を減圧し、圧力センサ１３の測定結果
を基に燃料タンク１からパージコントロールバルブ１１
までの通路に漏れがあるかどうかのリーク診断を行う。

【００２７】以下、このリーク診断処理の内容について
説明する。

【００２８】図２、図３に示すフローチャートはマイク
ロコンピュータ１２において所定時間毎（例えば１０ｍ
ｓｅｃ毎）実行されるものである。

【００２９】まず、図２に示すフローについて説明する
と、そのステップＳ１１ではリーク診断経験フラグの値
をみる。ここでリーク診断経験フラグとは、始動時に”
０”に初期設定され、リーク診断を行うと”１”に設定
されるフラグである。ここで、リーク診断経験フラグの
値が”０”ならばリーク診断を行うべくステップＳ１２
へ進み、リーク診断経験フラグの値が”１”ならば既に
リーク診断を行っているので処理を終了する。リーク診
断の頻度は一回の運転につき一回程度が目安であるが、
このようにリーク診断フラグの値が”１”のときにのみ
リーク処理を実行することにより、一回の運転につき一
回のリーク診断を実行することができる。

【００３０】ステップＳ１２では負圧導入完了フラグの
値をみる。ここで負圧導入完了フラグとは、始動時に”
０”に初期設定され、バイパスバルブ１４からパージコ
ントロールバルブ１１間の通路内の減圧が完了すると”
１”に設定されるフラグである。ここで負圧導入完了フ
ラグの値が”０”のときはバイパスバルブ１４からパー
ジコントロールバルブ１１間の通路内を減圧すべくステ
ップＳ１３へ進む。これに対して、負圧導入完了フラグ
の値が”０”のときは既にバイパスバルブ１４からパー
ジコントロールバルブ１１間の通路内の減圧が完了して
いるので、リーク診断を行うべく図３のステップＳ２１
へ進む。

【００３１】ステップＳ１３では車速が所定車速（例え
ば８ｋｍ／ｈ）よりも高いかどうかを判断する。このと
き、車速が所定車速よりも高いときはステップＳ１４へ
進みバイパスバルブ１４からパージコントロールバルブ
１１間の通路内の減圧を行うが、車速が所定車速よりも
低いときは減圧処理を行わずに処理を終了する。このよ
うに車速が所定車速よりも高いときにのみ減圧を行うの
は、吸気管８内の負圧が大きく発達するため減圧を短時
間のうちに効率的に行うことができるからである。

【００３２】ステップＳ１４ではドレンカットバルブ１
２を閉じるとともに、パージコントロールバルブ１１を
開く。バイパスバルブ１４が上述の通り常閉のバルブで
あるため、バイパスバルブ１４からパージコントロール
バルブ１１間の通路内に吸気管８から負圧が導入され
る。

【００３３】ステップＳ１５では圧力センサ１３の測定
圧力Ｐをみる。このとき測定圧力Ｐが所定圧力（例えば
−５００ｍｍＨｇ）よりも低ければステップＳ１６に進
み、パージコントロールバルブ１１を閉じ、負圧導入完
了フラグの値を”１”に設定する。これに対し、測定圧
力Ｐが所定圧力よりも高ければスタートに戻り、測定圧
力Ｐが所定圧力よりも低くなるまで減圧処理を繰り返
す。

【００３４】したがって、図２に示すフローでは、リー
ク診断がまだ行われていないときは車速が所定車速より
も高いときにバイパスバルブ１４からパージコントロー
ルバルブ１１間の通路内の圧力が−５００ｍｍＨｇ以下
になるまで減圧処理が行われ、減圧が完了すると図３に
示すフローのステップＳ２１へ進むことになる。

【００３５】続いて、図３に示すフローについて説明す
る。

【００３６】まず、ステップＳ２１では車速が所定車速
（例えば８ｋｍ／ｈ）よりも低いかどうかを判断する。
このとき、車速が所定車速より低ければリーク診断を行
うべくステップＳ２２へ進む。これに対し、車速が所定
車速よりも高ければリーク診断を行わずに処理を終了す
る。車速が高いとスロッシングにより燃料蒸気が急激に
発生し圧力が上昇するため、リークがないのにもかかわ
らずリークありと誤診断してしまう可能性があるが、こ
のように車速が所定車速よりも低いときにのみリーク診
断を行うことによりこのような誤診断を未然に防ぐとが
できる。

【００３７】ステップＳ２２ではバイパスバルブ１４を
開き、パージコントロールバルブ１１からバイパスバル
ブ１４間の通路内の負圧を燃料タンク１からバイパスバ
ルブ１４間の通路内に導入する。

【００３８】ステップＳ２３ではタイマＴをインクリメ
ントする。このタイマＴは始動時に”０”に設定され、
減圧後にバイパスバルブを開いた時点からの時間を計測
するものである。

【００３９】ステップＳ２４ではタイマＴと所定の遅延
時間Ｔｄを比較する。このとき、タイマＴの値が遅延時
間Ｔｄ以下のときはステップＳ２５へ進んで圧力センサ
１３の測定圧力ＰをパラメータＰ１に格納するが、タイ
マＴの値が遅延時間Ｔｄを超えるとステップＳ２６へ進
みリーク診断を行う。このように遅延時間Ｔｄを持たせ
るのは、燃料タンク１側への負圧の流動が完了して燃料
タンク１からパージコントロールバルブ間の通路内の圧
力が安定するのを待つためである。なお、パラメータＰ
１にはタイマＴが遅延時間Ｔｄに等しくなったときの測
定圧力が最終的に格納されることになる。

【００４０】ステップＳ２６ではタイマＴと遅延時間Ｔ
ｄ＋測定時間Ｔｍを比較し、タイマＴが遅延時間Ｔｄ＋
測定時間Ｔｍ以上になったときにステップＳ２７へ進
み、遅延時間Ｔｄ＋測定時間Ｔｍよりも小さいときはス
タートへ戻る。したがって、遅延時間Ｔｄ経過後さらに
計測時間Ｔｍが経過したのちステップＳ２７へ進むこと
になる。

【００４１】ステップＳ２７では、そのときの測定圧力
ＰをパラメータＰ２に格納し、先のパラメータＰ２と計
測時間Ｔｍを用いて、圧力変化速度Ｖｐ（＝（Ｐ２−Ｐ
１）／ＭＴ）を演算する。

【００４２】そして、ステップＳ２８この圧力変化速度
Ｖｐと判定値とを比較する。漏れがあると大気の吸い込
みにより圧力は短時間に上昇する、すなわち圧力変化速
度Ｖｐの値が大きくなるので、圧力変化速度Ｖｐが判定
値よりも大きいときはステップＳ２９へ進んでリーク有
りと判断し、圧力変化速度Ｖｐが判定値よりも大きくな
いときはステップＳ３０へ進んでリーク無しと判断す
る。

【００４３】このようにしてリーク診断を行ったら、ス
テップＳ３１でドレンカットバルブ１２を開くとともに
バイパスバルブ１４を閉じ、ステップＳ３２でリーク診
断経験フラグの値を”１”に設定して処理を終了する。

【００４４】したがって図３に示すフローでは、車速が
所定車速よりも低くなったときにバイパスバルブ１４が
開かれ、バイパスバルブ１４から燃料タンク１側の通路
内にも負圧が導入される。そして、所定時間が経過して
圧力変化が収まった時点で通路内の圧力変化を測定し、
それに基づきリーク診断が行われる。

【００４５】このようなリーク診断処理を行ったときの
各バルブの作動状態及び圧力センサ１３の測定値の変化
の様子を図４に示す。

【００４６】この図に示すように、時刻ｔ０で車速が所
定車速（＝８ｋｍ／ｈ）を超えるとドレンカットバルブ
１２が閉じられるとともにパージコントロールバルブ１
１が開かれ、閉じているバイパスバルブ１４から吸気管
８側の通路内に負圧が導入される。

【００４７】時刻ｔ１で通路内の圧力が所定圧力（＝−
５００ｍｍＨｇ）まで下がるとパージコントロールバル
ブ１１が閉じられ、バイパスバルブ１４からパージコン
トロールバルブ１１間の通路が閉空間となる。このと
き、通路６には所定の容積をもつ負圧貯蔵用タンク１５
が設けられているため、バイパスバルブ１４からパージ
コントロールバルブ１１間の通路内には十分な負圧が蓄
えられる。

【００４８】次に、時刻ｔ２で車速が所定車速（＝８ｋ
ｍ／ｈ）よりも低くなると、バイパスバルブ１４が開か
れ燃料タンク１からバイパスバルブ１４の間の通路内に
も負圧が導入される。このとき燃料タンク１からパージ
コントロールバルブ１４の間の通路が閉空間となる。

【００４９】時刻ｔ２から遅延時間Ｔｄが経過して燃料
タンク１からパージコントロールバルブ１１間の圧力が
安定すると（時刻ｔ３）、通路６内の圧力Ｐ１を測定す
る。さらに、圧力Ｐ１の測定してから計測時間Ｔｍをお
いて、時刻ｔ３からの圧力変化をみるべくもう一度通路
６内の圧力Ｐ２を測定する（時刻ｔ４）。そして、これ
ら測定したＰ１、Ｐ２を基づき圧力変化速度Ｖｐを求
め、この圧力変化速度Ｖｐと判定値を比較することによ
ってリーク診断を行う。

【００５０】このように、本発明においても前記従来技
術と同様に燃料タンク１からパージコントロールバルブ
１１間の通路を減圧し、それを閉空間としたときの圧力
変化を測定しリーク診断を行っているのであるが、本発
明では従来技術と異なり、パージコントロールバルブ１
１を開いて吸気管８内の負圧を導入しているときはバイ
パスバルブ１４が閉じている（図４中の時刻ｔ０からｔ
１の間）。そのため、減圧時に燃料タンク１内の蒸発燃
料を吸気管８内に吸い込むことがなく、混合比が変動し
てエンジンの運転状態が不安定になるのを防止すること
ができる。

【００５１】また、燃料タンク１からバイパスバルブ１
４間の通路内はバイパスバルブ１４からパージコントロ
ールバルブ１１間の通路内に蓄えられた負圧を利用して
減圧されるのであるが、本発明では所定の容積をもつ負
圧貯蔵用タンク１５を設けているので、バイパスバルブ
１４からパージコントロールバルブ１１間の通路内に燃
料タンク１からバイパスバルブ１４間の通路内を減圧す
るのに十分な負圧を蓄えることができる。

【００５２】また、吸気管８内の負圧が大きく発達する
高速時に減圧が行われるので、短時間のうちに効率的に
減圧することができる。また、リーク診断はスロッシン
グの影響を受けにくい低速時や停車時に行われるので診
断精度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した蒸発燃料処理装置の概略構成
を示した図である。

【図２】リーク診断処理の内容を示したフローチャート
である。

【図３】同じくリーク診断処理の内容を示したフローチ
ャートである。

【図４】リーク診断時の各バルブの作動状態及び圧力セ
ンサ測定値の変化の様子を示したタイミングチャートで
ある。

【符号の説明】

１ 燃料タンク ２ 通路（第１の通路） ４ キャニスタ ６ 通路（第２の通路） ８ 吸気管 １１ パージコントロールバルブ １２ ドレンカットバルブ １３ 圧力センサ １４ バイパスバルブ １５ 負圧貯蔵用タンク ２２ 車速センサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】大気解放口を有するキャニスタと、 燃料タンクとキャニスタとを連通する第１の通路と、 前記キャニスタとスロットルバルブ下流の吸気管とを連
   通する第２の通路と、 前記第１の通路を開閉するバイパスバルブと、 前記第２の通路を開閉するパージコントロールバルブ
   と、 前記キャニスタの大気解放口を開閉するドレンカットバ
   ルブと、を備えた内燃エンジンの蒸発燃料処理装置にお
   いて、 前記ドレンカットバルブとバイパスバルブを閉じるとと
   もに前記パージコントロールバルブを開いて前記バイパ
   スバルブから吸気管側の通路内に吸気管内の負圧を導入
   し、前記バイパスバルブから吸気管側の通路内を所定圧
   力まで減圧したら前記パージコントロールバルブを閉じ
   る減圧手段と、 減圧後、前記パイパスバルブを開き、所定時間が経過し
   たら前記燃料タンクから前記パージコントロールバルブ
   までの通路内の圧力変化を測定する圧力測定手段と、 測定された圧力変化に基づきリーク診断を行う診断手段
   と、を備えたことを特徴とする内燃エンジンの蒸発燃料
   処理装置。
2. 【請求項２】車速を検出する手段を備え、 前記減圧手段は、検出された車速が所定車速よりも高く
   なったときに前記ドレンカットバルブを閉じるとともに
   前記パージコントロールバルブを開いて前記バイパスバ
   ルブから吸気管側の通路内に吸気管内の負圧を導入し、
   前記バイパスバルブから吸気管側の通路内を所定圧力ま
   で減圧したら前記パージコントロールバルブを閉じるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の内燃エンジンの蒸発燃
   料処理装置。
3. 【請求項３】車速を検出する手段を備え、 前記圧力測定手段は、減圧後、検出された車速が所定車
   速よりも低くなったときに前記パイパスバルブを開き、
   所定時間が経過したら前記燃料タンクから前記パージコ
   ントロールバルブまでの通路内の圧力変化を測定するこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載の蒸発燃料処理
   装置。
4. 【請求項４】前記バイパスバルブと前記パージコントロ
   ールバルブの間に負圧貯蓄用のタンクを設けたことを特
   徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の内燃エ
   ンジンの蒸発燃料処理装置。