JP2005061264A - 内燃機関の蒸発燃料制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、パージ系システムの様々な故障の中で、パージバルブの故障による洩れを的確に区別することを目的としている。
【解決手段】このため、内燃機関の吸気通路と燃料タンクとを接続する蒸発燃料制御通路の途中に、蒸発燃料を吸着するキャニスタを備えた内燃機関の蒸発燃料制御装置において、キャニスタと大気とを接続する大気開放通路を設け、大気開放通路に大気開閉弁を設け、吸気通路とキャニスタとの間にパージバルブを設け、燃料タンク内の圧力を検出するタンク内圧検出手段を設け、減速状態か否かを検出する減速状態検出手段を設け、減速状態検出手段から減速時と検出され、かつパージバルブを閉じた状態で、大気開閉弁を開放状態から閉鎖状態へと切り替えた時のタンク内圧の負圧値の変化により、パージバルブが故障であるかどうかを判定する判定手段を設けている。
【選択図】図１

Description

この発明は内燃機関の蒸発燃料制御装置に係り、特にパージ系システムの様々な故障の中で、パージバルブの故障による洩れを的確に区別する内燃機関の蒸発燃料制御装置に関するものである。

車両の内燃機関においては、燃料タンク、気化器のフロート室などから大気中に漏洩する蒸発燃料が、炭化水素（ＨＣ）を多量に含み大気汚染の原因の一つとなっており、また、燃料の損失にもつながることから、これを防止するための各種の技術が知られている。その代表的なものとして、活性炭などの吸着剤を収容したキャニスタに燃料タンクの蒸発燃料を一旦吸着保持させ、このキャニスタに吸着保持された蒸発燃料を内燃機関の運転時に離脱（パージ）させて内燃機関に供給する蒸発燃料制御装置（エバポシステム）がある。

特許第３１３９０９６号公報 特開平９−２６４２０５号公報 特開平１０−２１３０２２号公報

ところで、従来の内燃機関の蒸発燃料制御装置において、エバポパージシステム故障診断に関するものとしては、本特許出願人の保有する特許第３１３９０９５号公報や特許第３１３９０９６号公報（特許文献１参照）、特許第３１０６６４５号公報、そして特許第３１３９１８８号公報等があるとともに、タンク圧力を負圧にさせてからの圧力上昇でエバポ系からの洩れを判断する方法（図８参照）が示されている。

また、特開平１０−２１３０２２号公報（特許文献３）に開示されるように、減速時に診断する方策もある。

前記内燃機関の蒸発燃料制御装置におけるエバポパージシステム構成部品としては、パージバルブやエアバルブ、キャニスタ、燃料タンク、そしてそれらを接続する配管ホース部品等があり、洩れが発生した時に、図８に示す方法でエバポ系からの洩れを検出するが、以下に示すような不都合が生じてしまう場合がある。
１）パージバルブの閉まり不良によってパージバルブからの洩れがあった場合、一般的には、図９に示す如く、タンク内圧力は点線矢印のような動きをするが、洩れ量が小さい場合は点線矢印のような動きにならず、正常時と同じになってしまうため、漏れが検出できない。
２）また、インテークマニホルド圧力の負圧が小さい時も点線矢印のような動きにならず、正常時と同じになってしまうため、漏れが検出できない。
３）インテークマニホルド圧力の負圧が小さい時にパージバルブからの小さな洩れを検出しようとすると、診断する時間をかなり長く設定しなくてはならないため、その時間パージ量が少なくなってしまい、その分を補うためにキャニスタの吸着性能を上げることとなり、コストアップとなってしまう。
４）エバポ系からの洩れがあった時、つまり一般的に漏れると大気へ放出されるため、タンク内圧が正圧側に移行した時に、パージバルブが全閉とならずインテークマニホルドの負圧によりタンク内圧が負圧側へ移行するようなパージバルブからも小さな洩れがあると、エバポ系からの洩れによる圧力変化が相殺されて洩れを検出できなくなってしまう。

そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、内燃機関の吸気通路と燃料タンクとを接続する蒸発燃料制御通路の途中に、蒸発燃料を吸着するキャニスタを備えた内燃機関の蒸発燃料制御装置において、前記キャニスタと大気とを接続する大気開放通路を設けるとともに、この大気開放通路に大気開閉弁を設け、前記吸気通路とキャニスタとの間にパージバルブを設け、燃料タンク内の圧力を検出するタンク内圧検出手段を設け、減速状態か否かを検出する減速状態検出手段を設け、この減速状態検出手段から減速時と検出され、かつ前記パージバルブを閉じた状態で、前記大気開閉弁を開放状態から閉鎖状態へと切り替えた時のタンク内圧の負圧値の変化により、前記パージバルブが故障であるかどうかを判定する判定手段を設けたことを特徴とする。

以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、内燃機関の吸気通路と燃料タンクとを接続する蒸発燃料制御通路の途中に、蒸発燃料を吸着するキャニスタを備えた内燃機関の蒸発燃料制御装置において、キャニスタと大気とを接続する大気開放通路を設けるとともに、大気開放通路に大気開閉弁を設け、吸気通路とキャニスタとの間にパージバルブを設け、燃料タンク内の圧力を検出するタンク内圧検出手段を設け、減速状態か否かを検出する減速状態検出手段を設け、この減速状態検出手段から減速時と検出され、かつパージバルブを閉じた状態で、大気開閉弁を開放状態から閉鎖状態へと切り替えた時のタンク内圧の負圧値の変化により、パージバルブが故障であるかどうかを判定する判定手段を設けたので、パージ系システムの様々な故障の中で、パージバルブの故障による洩れを的確に区別することが可能である。また、タンク内圧が負圧側に変化するパージバルブからの洩れを正確に把握できるので、タンク内圧が正圧側に変化するその他のパージシステムの故障の検出精度を高めることが可能である。

上述の如く発明したことにより、減速時、かつパージバルブを閉じた状態で、大気開閉弁を開放状態から閉鎖状態へと切り替えた時のタンク内圧の負圧値の変化を検知し、判定手段によって、パージバルブが故障であるかどうかを判定し、パージバルブの故障による洩れを的確に区別している。

以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。

図１〜図７はこの発明の実施例を示すものである。図２において、２は車両に搭載される内燃機関（「エンジン」ともいう）、４は吸気管、６はサージタンク、８は吸気通路、１０はスロットルバルブ、１２は燃料タンク、１４は蒸発燃料制御装置（「エバポシステム」ともいう）である。

この蒸発燃料制御装置１４にあっては、内燃機関２の吸気通路８、例えばスロットルバルブ１０下流側のサージタンク６と燃料タンク１２とを接続する蒸発燃料制御通路１６が設けられ、この蒸発燃料制御通路１６の途中に蒸発燃料を吸着するキャニスタ１８が設けられている。よって、この蒸発燃料制御通路１６は、燃料タンク１２とキャニスタ１８とを接続するエバポ通路２０と、キャニスタ１８とサージタンク６とを接続するパージ通路２２とにより形成される。キャニスタ１８は、活性炭を格納する複数の部屋を備えている。

また、前記パージ通路２２の途中には、キャニスタ１８で離脱（パージ）されて吸気通路８側に供給される蒸発燃料の量を制御するパージバルブ２４が設けられている。

そして、前記キャニスタ１８には、大気に開放する大気開放通路２６の一端側が接続して設けられている。

この大気開放通路２６には、大気開閉弁（「エアバルブ」ともいう）２８が設けられている。

前記パージバルブ２４と大気開閉弁２８とは、制御手段（ＥＣＭ、ＰＣＭ）３０に連絡している。また、この制御手段３０には、燃料タンク１２に設けられて該燃料タンク１２内のタンク内圧を検出するタンク内圧検出手段である内圧センサ３２と、燃料タンク１２に設けられて該燃料タンク１２内の燃料レベルを検出する燃料レベルセンサ３４とが連絡している。

このとき、前記制御手段３０には、減速状態か否かを検出する減速状態検出手段３６と、この減速状態検出手段３６から減速時と検出され、かつ前記パージバルブ２４を閉じた状態で、前記大気開閉弁２８を開放状態から閉鎖状態へと切り替えた時のタンク内圧の負圧値の変化により、前記パージバルブ２４が故障であるかどうかを判定する判定手段３８とを連絡して設ける。

詳述すれば、前記減速状態検出手段３６と判定手段３８は、前記制御手段３０に外付けされる場合以外にも、内蔵される場合も考えられるが、この実施例においては、制御手段３０に外付けされた場合に沿って説明する。

また、前記減速状態検出手段３６は、図示しない車速センサの検出した車速を取り込み、この車速によって減速時であるか否かを検出するものである。

更に、前記判定手段３８によるパージバルブリーク診断処理について説明すると、このパージバルブリーク診断処理は、診断条件が成立するか否かの診断判定処理部分と、その他の処理部分とに分けることができる。

診断条件が成立するか否かの診断判定処理部分は、図１に示す如く、パージ積算時間が診断判定時間、例えば１６０ｓｅｃを越えているか否かを判断する部分と、パージ濃度が診断判定濃度ＰＶＰＲＧ％未満であるか否かを判断する部分と、エバポ温度が診断判定温度ＰＬＥＶＴ未満であるか否かを判断する部分と、図示しないアイドルスイッチがオン、あるいは前記スロットルバルブ１０のスロットル開度ＴＨがスロットル判定開度ＴＨＯＦＦ未満であるか否かを判断する部分と、減速開始時の回転数が回転数判定値ＰＬＲＥＶを越え、車速が車速判定値ＰＬＶＳＰを越えているか否かを判断する部分と、前記制御手段３０による燃料カット制御がＴ１時間（ｓｅｃ）継続しているか否かを判断する部分とを有している。

上記した診断条件が成立するか否かの診断判定処理部分において、減速時であるか否かの判断は、例えば、図示しないアイドルスイッチがオン、あるいは前記スロットルバルブ１０のスロットル開度ＴＨがスロットル判定開度ＴＨＯＦＦ未満であるか否かを判断する部分と、減速開始時の回転数が回転数判定値ＰＬＲＥＶを越え、車速が車速判定値ＰＬＶＳＰを越えているか否かを判断する部分と、前記制御手段３０による燃料カット制御がＴ１時間（ｓｅｃ）継続しているか否かを判断する部分とによって行われる。

そして、上述した診断判定処理部分以外の処理部分には、前記制御手段３０による燃料カット制御がＴ１時間（ｓｅｃ）継続した後に、エアバルブ開放時のタンク内圧力ＰＶＰＴ１を計測する部分と、大気開閉弁２８であるエアバルブを閉鎖する部分と、タンク内圧力ＰＴからエアバルブ開放時のタンク内圧力ＰＶＰＴ１を減じた値がリーク判定値ＰＶＬＥＡＫ未満であるか否かを判断する部分と、タンク内圧力ＰＴからエアバルブ開放時のタンク内圧力ＰＶＰＴ１を減じた値がリーク判定値ＰＶＬＥＡＫ未満の場合にパージバルブリーク異常と判定する部分と、タンク内圧力ＰＴからエアバルブ開放時のタンク内圧力ＰＶＰＴ１を減じた値がリーク判定値ＰＶＬＥＡＫ以上の場合に前記Ｔ１時間（ｓｅｃ）よりも大なるＴ２時間（ｓｅｃ）が経過したか否かを判断する部分と、Ｔ２時間（ｓｅｃ）の経過後に正常と判定する部分とを有している。

このとき、上述のエアバルブ開放後の大気開閉弁２８であるエアバルブを閉鎖する部分においては、図３に破線で示す範囲、つまり前記パージバルブ２４及び大気開閉弁２８であるエアバルブと燃料タンク１２間が閉ざされた空間となる。

よって、前記判定手段３８は、タンク内圧の負圧値、つまりタンク内圧力ＰＴからエアバルブ開放時のタンク内圧力ＰＶＰＴ１を減じた値が、設定された時間であるＴ２時間（ｓｅｃ）内において、設定された負圧値であるリーク判定値ＰＶＬＥＡＫ未満、すなわちリーク判定値ＰＶＬＥＡＫを越えて負圧量が増大したとき、バージバルブ２４による洩れがあり、前記パージバルブ２４が故障であると判定するものである（図５参照）。

更にまた、前記判定手段３８には、燃料温度や外気温度が設定値よりも高い場合に診断を中止するという機能や、Ｔ２時間（ｓｅｃ）中にアクセルペダルが踏み込まれ加速状態となった場合に診断を中止するという機能が付加されている。

次に、図１のフローチャートに沿って作用を説明する。

先ず、制御用プログラムがスタート（１００）すると、パージ積算時間が診断判定時間、例えば１６０ｓｅｃを越えているか否かの判断（１０２）を行い、この判断（１０２）がＮＯの場合には、判断（１０２）がＹＥＳとなるまで繰り返し判断（１０２）を行い、判断（１０２）がＹＥＳの場合には、パージ濃度が診断判定濃度ＰＶＰＲＧ％未満であるか否かの判断（１０４）に移行する。

上記の判断（１０２）は、キャニスタ１８の多くの蒸発燃料が吸着されている場合や燃料タンク１２の中に多くの蒸発燃料がある場合の対処策であり、蒸発燃料により燃料タンク内圧力が上昇するため、パージをある時間だけ実施するものである。

しかも、燃料温度や外気温度が設定値よりも高い場合には、前記判定手段３８によって診断が中止される。

そして、この判断（１０４）がＮＯの場合には、上述したパージ積算時間が診断判定時間、例えば１６０ｓｅｃを越えているか否かの判断（１０２）に戻り、判断（１０４）がＹＥＳの場合には、エバポ温度が診断判定温度ＰＬＥＶＴ未満であるか否かの判断（１０６）に移行する。

判断（１０６）がＮＯの場合には、上述したパージ積算時間が診断判定時間、例えば１６０ｓｅｃを越えているか否かの判断（１０２）に戻り、判断（１０６）がＹＥＳの場合には、図示しないアイドルスイッチがオン、あるいは前記スロットルバルブ１０のスロットル開度ＴＨがスロットル判定開度ＴＨＯＦＦ未満であるか否かの判断（１０８）に移行する。

また、判断（１０８）がＮＯの場合には、上述したパージ積算時間が診断判定時間、例えば１６０ｓｅｃを越えているか否かの判断（１０２）に戻り、判断（１０８）がＹＥＳの場合には、減速開始時の回転数が回転数判定値ＰＬＲＥＶを越え、車速が車速判定値ＰＬＶＳＰを越えているか否かの判断（１１０）に移行する。

更に、判断（１１０）がＮＯの場合には、上述したパージ積算時間が診断判定時間、例えば１６０ｓｅｃを越えているか否かの判断（１０２）に戻り、判断（１１０）がＹＥＳの場合には、前記制御手段３０による減速時の燃料カット制御がＴ１時間（ｓｅｃ）継続しているか否かの判断（１１２）に移行する。

この判断（１１２）がＮＯの場合には、上述したパージ積算時間が診断判定時間、例えば１６０ｓｅｃを越えているか否かの判断（１０２）に戻り、判断（１１２）がＹＥＳの場合には、前記制御手段３０による燃料カット制御がＴ１時間（ｓｅｃ）継続しており、エアバルブ開放時のタンク内圧力ＰＶＰＴ１を計測（１１４）し、前記大気開閉弁２８であるエアバルブを閉鎖（１１６）し、タンク内圧力ＰＴからエアバルブ開放時のタンク内圧力ＰＶＰＴ１を減じた値がリーク判定値ＰＶＬＥＡＫ未満であるか否かの判断（１１８）に移行する。

そして、判断（１１８）がＹＥＳの場合には、タンク内圧の負圧値、つまりタンク内圧力ＰＴからエアバルブ開放時のタンク内圧力ＰＶＰＴ１を減じた値が、設定された時間であるＴ２時間（ｓｅｃ）内において、設定された負圧値であるリーク判定値ＰＶＬＥＡＫ未満、すなわちリーク判定値ＰＶＬＥＡＫを越えて負圧量が増大しており、前記判定手段３８によって、パージバルブリーク異常、つまり前記パージバルブ２４が故障であると判定する（１２０）。

このとき、図３に破線で示す範囲、つまり前記パージバルブ２４及び大気開閉弁２８であるエアバルブと燃料タンク１２間が閉ざされた空間となっている状態において、パージバルブ２４の故障により、図４に破線矢印で示す如く、前記吸気通路８の吸気管負圧が燃料タンク１２側に作用することとなり、燃料タンク１２側の蒸発燃料が前記内燃機関２に吸い出され、前記閉ざされた空間部分が負圧状態となる。

また、判断（１１８）がＮＯの場合には、タンク内圧力ＰＴからエアバルブ開放時のタンク内圧力ＰＶＰＴ１を減じた値がリーク判定値ＰＶＬＥＡＫ以上の場合に、前記Ｔ１時間（ｓｅｃ）よりも大なるＴ２時間（ｓｅｃ）が経過したか否かの判断（１２２）に移行し、この判断（１２２）がＮＯの場合には、上述したパージ積算時間が診断判定時間、例えば１６０ｓｅｃを越えているか否かの判断（１０２）に戻り、判断（１２２）がＹＥＳの場合には、前記判定手段３８によって、正常と判定する（１２４）。

これにより、パージ系システムの様々な故障の中で、パージバルブ２４の故障による洩れを的確に区別することが可能であるとともに、タンク内圧が負圧側に変化するパージバルブ２４からの洩れを正確に把握できるので、タンク内圧が正圧側に変化するその他のパージシステムの故障の検出精度を高めることが可能となり、実用上有利である。

また、前記判定手段３８は、タンク内圧の負圧値、つまりタンク内圧力ＰＴからエアバルブ開放時のタンク内圧力ＰＶＰＴ１を減じた値が、設定された時間であるＴ２時間（ｓｅｃ）内において、設定された負圧値であるリーク判定値ＰＶＬＥＡＫ未満、すなわちリーク判定値ＰＶＬＥＡＫを越えて負圧量が増大したとき、前記パージバルブ２４が故障であると判定することにより、パージバルブ２４の故障を特定するのに特別な測定装置を用いることなく判定することができ、構成が複雑化するおそれがなく、コストを低廉に維持し得るものである。

この発明の実施例を示す内燃機関の蒸発燃料装置のパージバルブリーク診断用フローチャートである。 内燃機関の蒸発燃料装置の概略構成図である。 パージバルブ正常時の内燃機関の蒸発燃料装置の概略構成図である。 パージバルブ異常時の内燃機関の蒸発燃料装置の概略構成図である。 パージバルブ診断概念を示すタイムチャートである。 パージバルブ正常時を示し、（ａ）は通常制御時のタイムチャート、（ｂ）の診断中止時のタイムチャートである。 パージバルブ異常時を示し、（ａ）は通常制御時のタイムチャート、（ｂ）の診断中止時のタイムチャートである。 この発明の従来技術を示す正常時のタンク内圧力の変化を表すタイムチャートである。 パージバルブの閉まり不良が発生した場合のタンク内圧力の変化を表すタイムチャートである。

符号の説明

２ 内燃機関（「エンジン」ともいう）
４ 吸気管
６ サージタンク
８ 吸気通路
１０ スロットルバルブ
１２ 燃料タンク
１４ 蒸発燃料制御装置（「エバポシステム」ともいう）
１６ 蒸発燃料制御通路
１８ キャニスタ
２０ エバポ通路
２２ パージ通路
２４ パージバルブ
２６ 大気開放通路
２８ 大気開閉弁（「エアバルブ」ともいう）
３０ 制御手段（ＥＣＭ、ＰＣＭ）
３２ タンク内圧検出手段である内圧センサ
３４ 燃料レベルセンサ
３６ 減速状態検出手段
３８ 判定手段

Claims (2)

1. 内燃機関の吸気通路と燃料タンクとを接続する蒸発燃料制御通路の途中に、蒸発燃料を吸着するキャニスタを備えた内燃機関の蒸発燃料制御装置において、前記キャニスタと大気とを接続する大気開放通路を設けるとともに、この大気開放通路に大気開閉弁を設け、前記吸気通路とキャニスタとの間にパージバルブを設け、燃料タンク内の圧力を検出するタンク内圧検出手段を設け、減速状態か否かを検出する減速状態検出手段を設け、この減速状態検出手段から減速時と検出され、かつ前記パージバルブを閉じた状態で、前記大気開閉弁を開放状態から閉鎖状態へと切り替えた時のタンク内圧の負圧値の変化により、前記パージバルブが故障であるかどうかを判定する判定手段を設けたことを特徴とする内燃機関の蒸発燃料制御装置。
2. 前記判定手段は、タンク内圧の負圧値が、設定された時間内において、設定された負圧値を越えて負圧量が増大したとき、パージバルブが故障であると判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の蒸発燃料制御装置。
   

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