JP2001123893A

JP2001123893A - 蒸発燃料処理装置の故障診断装置

Info

Publication number: JP2001123893A
Application number: JP30347499A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Abe; 典之阿部; Shigeo Okuma; 重男大隈
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1999-10-26
Filing date: 1999-10-26
Publication date: 2001-05-08

Abstract

(57)【要約】【課題】蒸発燃料処理装置のパージラインに空気を圧送
するエアポンプの作動電流値に基づいて、パージライン
のリーク診断を行う診断装置において、前記作動電流値
に基づいてパージ制御弁の固着故障を高精度に診断す
る。【解決手段】パージ制御弁を閉じてパージラインにエア
ポンプからの空気を供給している状態で、エアポンプの
作動電流値をリークレベルＡＬとして検出し（Ｓ４）、
該リークレベルＡＬと判定レベルＳＬ（Ｓ３）と比較し
て（Ｓ５）、パージラインにおけるリークの有無を診断
する。該リーク診断終了後に、エアポンプを作動させた
ままパージ制御弁を開制御し（Ｓ７）、前記リークレベ
ルＡＬと、前記開制御から所定時間が経過した時点の作
動電流値ＫＬとの偏差に基づいて、パージ制御弁の固着
故障を診断する（Ｓ８）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は蒸発燃料処理装置の
故障診断装置に関し、詳しくは、自動車用蒸発燃料処理
装置のパージラインにおけるリークの有無を診断し、か
つ、パージ制御弁の故障の有無を診断するための装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の内燃機関の蒸発燃料処理装置で
は、燃料タンクで発生する蒸発燃料をキャニスタに導い
て一時的に吸着させ、該キャニスタに吸着された蒸発燃
料をキャニスタの新気導入口から導入される新気と共に
パージ制御弁を介して内燃機関の吸気系に吸入させるこ
とによって、蒸発燃料の外気への放散を防止するように
している（特開平５−２１５０２０号等参照）。

【０００３】上記装置では、燃料タンクからキャニスタ
を経てパージ制御弁へ至るパージラインの配管に万一亀
裂が生じたり、配管の接合部にシール不良が生じたりす
ると、蒸発燃料のリークを生じ、本来の放散防止効果を
十分に発揮させることができなくなる。

【０００４】そこで、パージラインからの蒸発燃料のリ
ークの有無を診断するリーク診断装置として、以下の方
式が考えられた。すなわち、電動式エアポンプからの空
気を基準口径を有した基準オリフィスを経由させて大気
開放させたときの前記エアポンプの作動電流値を検出し
て判定レベルを設定する一方、パージ制御弁を閉じるこ
とで閉じた空間とされるパージラインに前記エアポンプ
によって空気を圧送したときのエアポンプの作動電流値
をリークレベルとして計測し、このリークレベルを判定
レベルと比較して、リークレベルが判定レベルより小さ
いときに、リーク有りと診断する。

【０００５】この方式によれば、配管に細かな孔が生じ
た場合のような小量のリーク発生時でも、高精度に診断
することができる。ところで、前記パージ制御弁が閉固
着すると、キャニスタから蒸発燃料をパージさせること
ができなくなり、逆に、開固着すると、パージ量をコン
トロールすることができず機関の運転性を損ねることに
なってしまうため、前記リーク診断と共にパージ制御弁
の固着故障診断を行うことも要求される。

【０００６】そこで、前記パージ制御弁の開閉によって
前記作動電流値が異なることに着目し、前記パージ制御
弁の閉制御状態又は開制御状態における作動電流値の絶
対値が、所定範囲内であるか否かによって開固着又は閉
固着の診断を行わせるようにしていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記パージ制
御弁の閉制御状態又は開制御状態における作動電流値の
絶対値は、エアポンプのばらつきや大気圧などの環境条
件で大きく異なるため、絶対値に基づく診断では誤診断
が発生する可能性があるという問題があった。

【０００８】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、リーク診断のためのエアポンプを用いたパージ制
御弁の固着故障診断が、各種のばらつき要因に影響され
ることなく高精度に行えるようにした蒸発燃料処理装置
の故障診断装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そのため請求項１記載の
発明は、燃料タンクからの蒸発燃料をキャニスタに一時
的に吸着させ、該キャニスタに吸着された蒸発燃料を新
気導入口から導入される新気と共にパージ制御弁を介し
て内燃機関の吸気系にパージさせる蒸発燃料処理装置に
おいて、前記パージ制御弁を閉じた状態で、前記キャニ
スタの新気導入口からエアポンプにより前記燃料タンク
からキャニスタを経てパージ制御弁に至るパージライン
に対して空気を供給させ、このときの前記エアポンプの
作動電流値に基づいて前記パージラインにおけるリーク
の有無を判定するよう構成すると共に、前記エアポンプ
により空気を供給させた状態での前記パージ制御弁の開
閉制御に伴う前記作動電流値の変化に基づいて前記パー
ジ制御弁の故障の有無を判定する構成とした。

【００１０】かかる構成によると、パージ制御弁を閉
じ、エアポンプによりパージラインに対して空気を供給
させたときに、パージラインにリークがあるとエアポン
プの作動電流値（駆動負荷）がリークがないときに比べ
小さくなることからリークの存在を判定する。

【００１１】一方、パージ制御弁を閉じエアポンプによ
りパージラインに対して空気を供給させる状態から、パ
ージ制御弁を開いたときには、エアポンプの作動電流値
（駆動負荷）が小さくなるはずであり、逆に、パージ制
御弁を開きエアポンプによりパージラインに対して空気
を供給させる状態から、パージ制御弁を閉じたときに
は、エアポンプの作動電流値（駆動負荷）が大きくなる
はずであり、上記の作動電流値の変化が得られない場合
をパージ制御弁の故障として判定する。

【００１２】請求項２記載の発明では、前記パージ制御
弁の開又は閉制御状態を所定時間維持した後に前記パー
ジ制御弁を閉又は開制御し、前記開閉切り換え直前の作
動電流値と、前記開閉切り換えから所定時間が経過した
時点での作動電流値とを比較して前記パージ制御弁の故
障の有無を判定する構成とした。

【００１３】かかる構成によると、パージ制御弁の切り
換えによって作動電流値がステップ的に変化するのでは
なく、切り換え後に徐々に変化するので、所定時間が経
過してから切り換え後の状態に対応する作動電流値とし
て検出し、切り換え直前の作動電流値と比較させる。

【００１４】請求項３記載の発明では、前記パージ制御
弁の開閉切り換え直前の作動電流値と、前記開閉切り換
えから所定時間が経過した時点での前記作動電流値との
偏差に基づいて、前記パージ制御弁の故障診断を行う構
成とした。

【００１５】かかる構成によると、パージ制御弁を開閉
切り換えする直前の作動電流値を基準として、パージ制
御弁を開閉切り換えすることでどれだけ作動電流値が変
化したかに基づいて、パージ制御弁の故障が診断され
る。

【００１６】請求項４記載の発明では、前記パージ制御
弁の開閉切り換え直前の作動電流値と、前記開閉切り換
えから所定時間が経過した時点での前記作動電流値との
比率に基づいて、前記パージ制御弁の故障診断を行う構
成とした。

【００１７】かかる構成によると、パージ制御弁を開閉
切り換えする直前の作動電流値と、パージ制御弁を開閉
切り換えした後の作動電流値との比率から、パージ制御
弁を開閉切り換えすることによる作動電流値の変化割合
を求め、該変化割合からパージ制御弁の故障が診断され
る。

【００１８】

【発明の効果】請求項１記載の発明によると、パージ制
御弁の開閉切り換え制御の前後におけるエアポンプの作
動電流値の変化に基づいて固着故障の診断を行うので、
作動電流値の絶対値のばらつき影響を排除して診断を行
わせることができ、安定的に高精度な診断を行わせるこ
とができるという効果がある。

【００１９】請求項２記載の発明によると、パージ制御
弁の開閉切り換えに伴う作動電流値の変化を的確に検出
することができるという効果がある。請求項３，４記載
の発明によると、パージ制御弁の開閉切り換えに伴う作
動電流値の変化を的確に判断できるという効果がある。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明の一実施形態を示すシステム図であ
る。

【００２１】内燃機関１の吸気系には、スロットル弁２
が設けられていて、これにより吸入空気量が制御され
る。また、スロットル弁２下流の吸気管３のマニホール
ド部には各気筒毎に電磁式の燃料噴射弁４が設けられて
いる。燃料噴射弁４は、コントロールユニット２０から
機関回転に同期して出力される駆動パルス信号により開
弁して、燃料噴射を行い、噴射された燃料は機関１の燃
焼室内で燃焼する。

【００２２】蒸発燃料処理装置としては、燃料タンク５
にて発生する蒸発燃料を蒸発燃料導入通路６により導い
て一時的に吸着するキャニスタ７が設けられている。キ
ャニスタ７は、容器内に活性炭などの吸着材８を充填し
たものである。

【００２３】キャニスタ７には、新気導入口９が形成さ
れると共に、パージ通路１０が導出されている。パージ
通路１０は、パージ制御弁１１を介して、スロットル弁
２下流の吸気管３に接続されている。パージ制御弁１１
は、コントロールユニット２０から出力される信号によ
り開弁するようになっている。

【００２４】従って、機関１の停止中などに燃料タンク
５にて発生した蒸発燃料は、蒸発燃料導入通路６により
キャニスタ７に導かれて、ここに吸着される。そして、
機関１が始動されて、所定のパージ許可条件（例えば、
水温が所定温度以上かつ空燃比フィードバック制御中）
が成立すると、運転条件に応じた開度にパージ制御弁１
１が開き、機関１の吸入負圧がキャニスタ７に作用する
結果、新気導入口９から導入される新気によってキャニ
スタ７に吸着されていた蒸発燃料が脱離され、この脱離
した蒸発燃料を含むパージガスがパージ通路１０を通っ
て吸気管３内に吸入され、この後、機関１の燃焼室内で
燃焼処理される。

【００２５】蒸発燃料処理装置のリーク診断装置として
は、キャニスタ７の新気導入口９側に、以下の装置が設
けられる。大気開放口１２が設けられると共に、電動式
エアポンプ１３が設けられる。そして、キャニスタ７の
新気導入口９を、大気開放口１２と、エアポンプ１３の
吐出口１３ａとに選択的に接続する電磁式の切換弁１４
が設けられる。また、エアポンプ１３の吐出口１３ａか
ら切換弁１４をバイパスしてキャニスタ７の新気導入口
９に至るバイパス通路１５が設けられ、このバイパス通
路１５には基準口径（例えば０．５ｍｍ）を有する基準
オリフィス１６が設けられる。大気開放口１２とエアポ
ンプ１３の吸入口１３ｂとには、エアフィルタ１７が設
けられる。

【００２６】尚、切換弁１４はＯＦＦ状態で大気開放口
１２側、ＯＮ状態でエアポンプ１３側に切換えられるよ
うになっており、通常はＯＦＦで大気開放口１２側に切
換えられ、キャニスタ７の新気導入口９を大気開放口１
２に連通させている。

【００２７】コントロールユニット２０は、ＣＰＵ，Ｒ
ＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェイ
ス等を含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、
各種センサから信号が入力されている。

【００２８】前記各種センサとしては、機関１の回転に
同期してクランク角信号を出力するクランク角センサ２
１、吸入空気量を計測するエアフローメータ２２、車速
を検出する車速センサ２３、燃料タンク内５の燃温を検
出する燃温センサ２４、燃料タンク５内の燃料残量を検
出するタンク残量センサ２５などが設けられ、更に、エ
アポンプ１３の作動電流値を検出する電流センサ２６が
設けられている。

【００２９】ここにおいて、コントロールユニット２０
は、機関運転条件に基づいてパージ制御弁１１の作動を
制御すると共に、機関停止後に、リーク診断装置をなす
エアポンプ１３及び切換弁１４の作動を制御して、蒸発
燃料処理装置のリーク診断を行う。

【００３０】上記リーク診断を、図２のフローチャート
によって説明する。尚、本フローはエンジンキースイッ
チのＯＮ→ＯＦＦ後に起動される。ステップ１（図には
Ｓ１と記す。以下同様）では、次の（１）〜（４）の条
件が全て成立しているか否かを判定する。

【００３１】（１）機関回転数≦所定値（２）車速≦所定値（３）燃温≦所定値（４）下限側所定値≦タンク残量≦上限側所定値上記診断実行条件のうち、（１）は機関１の停止を判断
するものであり、（２）は車両の停止を判断するための
条件であり、（３）は燃温が高く蒸発燃料が発生し易い
条件での診断を回避するための条件であり、（４）はエ
アポンプ１３で空気を供給する空間容積が大きく異なる
ことがないようにするための条件となる。

【００３２】上記診断実行条件が全て成立していると判
断されたときはステップ２へ進む。ステップ２では、パ
ージライン雰囲気の初期化を行う。具体的には、パージ
制御弁１１を開弁し、切換弁１４をＯＦＦにして大気開
放口１２側に切換え、エアポンプ１３をＯＮにする。そ
して、この状態を所定時間維持する。

【００３３】このとき、図３に示すように、エアポンプ
１３によって吸入吐出された空気がバイパス通路１５を
通って、キャニスタ７の新気導入口９からキャニスタ７
内を通り、パージ通路１０のパージ制御弁１１を経て吸
気管３内に流出する。また、一部の空気は、バイパス通
路１５を通った後、切換弁１４を逆流して大気開放口１
２より大気中に放出される。

【００３４】この結果、パージ通路１０内の残圧（負
圧) 及び残留ガスが除去される。ここで、前記所定時間
経過時点（後述の判定レベル設定への以降直前）での作
動電圧を、基準レベルＢＬとして記憶させておく。

【００３５】次にステップ３では、リーク診断用の判定
レベル設定を行う。具体的には、パージ制御弁１１を閉
弁し、切換弁１４をＯＦＦにして大気開放口１２側に切
換え、エアポンプ１３をＯＮにする。そして、この状態
を所定時間維持する。

【００３６】このとき、図４に示すように、エアポンプ
１３によって吸入吐出された空気がバイパス通路１５
（基準オリフィス１６）を通った後、切換弁１４を逆流
して大気開放口１２より大気中に放出される。

【００３７】そして、この状態を所定時間維持後のエア
ポンプ１３の作動電流値を電流センサ２６によって検出
し、これを判定レベルＳＬとする。すなわち、エアポン
プ１３から圧送される空気を基準口径を有する基準オリ
フィス１６を介して大気に開放したときのエアポンプ１
３の作動電流値を判定レベルＳＬとして設定する。

【００３８】ステップ４では、リークレベル計測を行
う。具体的には、パージ制御弁１１を閉弁し、切換弁１
４をＯＮにしてエアポンプ１３側に切換え、エアポンプ
１３をＯＮにする。そして、この状態を所定時間維持す
る。

【００３９】このとき、図５に示すように、エアポンプ
１３によって吸入吐出された空気が切換弁１４を経てキ
ャニスタ７の新気導入口９からキャニスタ７内を通り、
燃料タンク５からキャニスタ７を経てパージ制御弁１１
に至るパージライン（６，１０）内に流入する。

【００４０】そして、この状態を所定時間維持後のエア
ポンプ１３の作動電流値を電流センサ２６によって計測
し、これをリークレベルＡＬとする。すなわち、エアポ
ンプ１３から圧送される空気をパージラインに供給した
ときのエアポンプ１３の作動電流値をリークレベルＡＬ
として計測する。

【００４１】次にステップ５では、前記ステップ４で計
測されたリークレベル（作動電流値）ＡＬを、前記ステ
ップ３で設定された判定レベルＳＬと比較して、蒸発燃
料のリーク診断を行う。すなわち、作動電流値が判定レ
ベル以下と判定されたときは、リーク有りと診断し、ス
テップ６でリーク発生を示す故障コードをセットする。
一方、リークレベルＡＬが判定レベルＳＬより大きいと
判定されたときは、リーク無しと診断し、ステップ６を
迂回して進む。

【００４２】すなわち、エアポンプ１３から圧送される
空気が基準口径を有する基準オリフィス１６を流通する
のに要するエアポンプ１３の作動電流値に対し、前記リ
ークレベル計測時の作動電流値の方が小さい場合、つま
りエアポンプ１３の駆動負荷が減少した場合は、パージ
ライン（６，１０）中に前記基準口径より大きな孔が開
口したのと同等の失陥を生じて、判定レベル以上のリー
クが発生していると診断し、そうでない場合は、リーク
無し（正常) と診断するのである。

【００４３】次のステップ７では、パージ制御弁１１の
固着故障診断のために、パージ制御弁１１の閉→開制御
に伴う作動電流値の変化を計測する。具体的には、ま
ず、それまで閉制御されていたパージ制御弁１１を開く
一方、切換弁１４及びエアポンプ１３を引き続きＯＮ状
態に保持する。そして、この状態を所定時間維持する。

【００４４】このとき、パージ制御弁１１が正常に開け
ば、図６に示すように、エアポンプ１３によって供給さ
れた空気が切換弁１４を経てキャニスタ７の新気導入口
９からキャニスタ７内を通り、パージ通路１０のパージ
制御弁１１を経て吸気管３内に流出する。

【００４５】そして、この状態を所定時間維持した時点
のエアポンプ１３の作動電流値を電流センサ２６によっ
て計測し、これを固着診断レベルＫＬとする。次にステ
ップ８では、ステップ７においてパージ制御弁１１を開
制御する直前の作動電流値であるリークレベルＡＬと、
前記ステップ７で計測された固着診断レベルＫＬとの偏
差（偏差＝ＡＬ―ＫＬ）が予め記憶された所定値以上で
あるか否かを判別して、前記パージ制御弁１１の固着診
断を行う。

【００４６】すなわち、パージ制御弁１１を開くことで
パージラインが吸気管３側に開放され、エアポンプ１３
の作動電流値（駆動負荷）は低下することになるので、
前記偏差が所定値以上で、パージ制御弁１１の閉→開に
見合う作動電流値の変化を示す場合には、パージ制御弁
１１は正常に開閉動作していると判断する。一方、エア
ポンプ１３の作動電流値（駆動負荷）がパージ制御弁１
１の閉→開に見合うだけ低下せず、前記偏差が所定値未
満であるときには、パージ制御弁１１の閉→開制御に対
応して実際にパージ制御弁１１が閉→開動作しなかった
（固着故障が発生している）ものと判断する。

【００４７】そこで、前記偏差が所定値以上であれば、
そのまま本ルーチンを終了させるが、前記偏差が所定値
未満であるときには、ステップ９へ進み、パージ制御弁
１１の固着故障を示す故障コードをセットして、本フロ
ーを終了する。

【００４８】上記では、リークレベルＡＬと、前記ステ
ップ７で計測された固着診断レベルＫＬとの偏差（偏差
＝ＡＬ―ＫＬ）を所定値と比較させたが、リークレベル
ＡＬに対する固着診断レベルＫＬの比率と所定値とを比
較させて、パージ制御弁１１の開制御に伴うエアポンプ
１３の作動電流値の低下を判断させる構成としても良
い。

【００４９】尚、前記ステップ２のパージライン初期化
制御の終了時点における作動電流値と前記判定レベルと
を比較すれば、パージ制御弁１１の開制御状態における
作動電流値と閉制御状態における作動電流値とを比較す
ることになるので、前記作動電流値の偏差又は比率に基
づいて、パージ制御弁１１の固着診断を行わせるように
しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すシステム図。

【図２】リーク診断を示すフローチャート。

【図３】パージライン雰囲気初期化時の空気の流れを示
す図。

【図４】判定レベル設定時の空気の流れを示す図。

【図５】リークレベル計測時の空気の流れを示す図。

【図６】パージ制御弁の固着診断時における空気の流れ
を示す図。

【符号の説明】

１…内燃機関２…スロットル弁３…吸気管４…燃料噴射弁５…燃料タンク６…蒸発燃料導入通路７…キャニスタ８…吸着材９…新気導入口１０…パージ通路１１…パージ制御弁１２…大気開放口１３…エアポンプ１４…切換弁１５…バイパス通路１６…基準オリフィス１７…エアフィルタ２０…コントロールユニット２１…クランク角センサ２２…エアフローメータ２３…車速センサ２４…燃温センサ２５…タンク残量センサ２６…電流センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料タンクからの蒸発燃料をキャニスタに
一時的に吸着させ、該キャニスタに吸着された蒸発燃料
を新気導入口から導入される新気と共にパージ制御弁を
介して内燃機関の吸気系にパージさせる蒸発燃料処理装
置において、前記パージ制御弁を閉じた状態で、前記キャニスタの新
気導入口からエアポンプにより前記燃料タンクからキャ
ニスタを経てパージ制御弁に至るパージラインに対して
空気を供給させ、このときの前記エアポンプの作動電流
値に基づいて前記パージラインにおけるリークの有無を
判定するよう構成すると共に、前記エアポンプにより空気を供給させた状態での前記パ
ージ制御弁の開閉制御に伴う前記作動電流値の変化に基
づいて前記パージ制御弁の故障の有無を判定することを
特徴とする蒸発燃料処理装置の故障診断装置。
【請求項２】前記パージ制御弁の開又は閉制御状態を所
定時間維持した後に前記パージ制御弁を閉又は開制御
し、前記開閉切り換え直前の作動電流値と、前記開閉切
り換えから所定時間が経過した時点での作動電流値とを
比較して前記パージ制御弁の故障の有無を判定すること
を特徴とする請求項１記載の蒸発燃料処理装置の故障診
断装置。
【請求項３】前記パージ制御弁の開閉切り換え直前の作
動電流値と、前記開閉切り換えから所定時間が経過した
時点での前記作動電流値との偏差に基づいて、前記パー
ジ制御弁の故障診断を行うことを特徴とする請求項２記
載の蒸発燃料処理装置の故障診断装置。
【請求項４】前記パージ制御弁の開閉切り換え直前の作
動電流値と、前記開閉切り換えから所定時間が経過した
時点での前記作動電流値との比率に基づいて、前記パー
ジ制御弁の故障診断を行うことを特徴とする請求項２記
載の蒸発燃料処理装置の故障診断装置。