JP2005120913A - 蒸発燃料処理装置のリーク診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 機関停止直後における燃料の蒸発に影響されることなく、エバポパージラインのリークを精度良く診断する。
【解決手段】 機関の停止時に、燃料の蒸気圧に相関するパラメータ等に基づいて待ち時間を設定し、前記待ち時間が経過してからリーク診断を開始する。前記リーク診断においては、エバポパージラインを閉鎖してエアポンプで正圧又は負圧にしたときの圧力又はポンプ負荷から、リークの有無を診断する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、エンジンの燃料タンクにて発生した燃料蒸気を処理する蒸発燃料処理装置におけるリークの有無を診断する診断装置に関する。

従来から、前記蒸発燃料処理装置のリーク診断装置として、特許文献１に開示されるようなものがあった。
このものは、エンジン停止から所定の時間内におけるタンク内圧の変化量に基づいて燃料タンク及びその周辺部におけるリークの有無を診断する構成である。
特開２００１−０８２２６１号公報

ところで、エンジン停止直後は、燃料温度が上昇していて燃料（ガソリン）の蒸発が盛んであり、更に、車両の揺れによって燃料が揺られ蒸発がより盛んになっている場合がある。
このように、燃料の蒸発が盛んに行われている状態では、エンジン停止後のタンク内圧が燃料の蒸発に大きく影響されるため、リーク診断の精度に悪影響を及ぼし、リークの有無を誤診断する可能性があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、エンジン停止直後における燃料の蒸発に影響されることなく、リーク診断を高精度に行わせることができる蒸発燃料処理装置のリーク診断装置を提供することを目的とする。

そのため請求項１記載の発明では、エンジンの蒸発燃料処理装置におけるリーク診断を、エンジン停止後に所定条件を満たしてから開始させる構成とした。
かかる構成によると、リーク診断（リーク診断のためのデータサンプリング）をエンジン停止時点から直ちに開始させるのではなく、エンジン停止後に所定条件を満たすようになるまで待ってから、換言すれば、診断精度を確保できる条件が揃ってから開始させる。

従って、燃料の蒸発が盛んに行われている状態で診断が行われることを回避し、燃料の安定状態でリーク診断を行わせることができるので、リーク診断の精度を向上させることができる。
請求項２記載の発明では、エンジン停止から所定時間が経過した時点で、前記リーク診断を開始させる構成とした。

かかる構成によると、エンジン停止から所定時間が経過するまではリーク診断を開始させずに待機させ、所定時間が経過してからリーク診断を開始させる。
従って、燃料の蒸発が収束して燃料が安定するまでの時間だけ待機させてから、リーク診断を開始させることができ、リーク診断の精度を向上させることができる。
請求項３記載の発明では、前記所定時間を、エンジン停止時における燃料の蒸気圧に相関するパラメータ、及び／又は、燃料タンク又はエバポパージラインの圧力に基づいて可変に設定する構成とした。

かかる構成によると、燃料の蒸気圧に相関するパラメータ、及び／又は、燃料タンク又はエバポパージラインの圧力をエンジン停止時に検出し、前記パラメータ及び／又は圧力に基づいて、エンジン停止からリーク診断を開始させるまでの待ち時間を可変に設定する。
従って、燃料の状態が安定するまでに要する時間を推定して、リーク診断開始までの待ち時間を設定でき、燃料蒸気が盛んに発生している状態でリーク診断が開始されることを回避しつつ、リーク診断開始までの待ち時間を極力短くすることができる。

請求項４記載の発明では、燃料の蒸気圧に相関するパラメータが所定条件を満たすようになってから前記リーク診断を開始させる構成とした。
かかる構成によると、エンジン停止後、燃料の蒸気圧に相関するパラメータを監視して、前記パラメータが所定条件を満たすようになってからリーク診断を開始させる。
従って、燃料の蒸気圧に相関するパラメータに基づいて、燃料の状態が安定していることが判断された時点でリーク診断を開始させることができ、燃料蒸気が盛んに発生している状態でリーク診断が開始されることを精度良く回避しつつ、リーク診断開始までの待ち時間を極力短くすることができる。

請求項５記載の発明では、燃料タンク又はエバポパージラインの圧力が所定条件を満たすようになってから前記リーク診断を開始させる構成とした。
かかる構成によると、エンジン停止後、燃料タンク及び／又はエバポパージラインの圧力を監視して、前記圧力が所定条件を満たすようになってからリーク診断を開始させる。
従って、燃料タンク又はエバポパージラインの圧力に基づいて、燃料の状態が安定していることが判断された時点でリーク診断を開始させることができ、燃料蒸気が盛んに発生している状態でリーク診断が開始されることを精度良く回避しつつ、リーク診断開始までの待ち時間を極力短くすることができる。

図１は、実施形態における内燃機関のシステム構成図である。
この図１において、内燃機関（エンジン）１は、図示省略した車両に搭載されるガソリン機関である。
前記内燃機関１の吸気系には、スロットル弁２が設けられていて、これにより機関１の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、気筒毎に電磁式の燃料噴射弁４が設けられている。
前記燃料噴射弁４は、マイクロコンピュータを内蔵する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噴射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。

また、内燃機関１には、蒸発燃料処理装置が設けられている。
前記蒸発燃料処理装置は、燃料タンク５において発生した蒸発燃料を、蒸発燃料導入通路６を介してキャニスタ７に一旦吸着捕集させ、該キャニスタ７に吸着捕集された蒸発燃料をパージ（脱離）させて機関１に供給し、燃焼させるものである。
前記キャニスタ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。

また、前記キャニスタ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。
前記パージ通路１０は、常閉型のパージ制御弁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。
前記パージ制御弁１１は、前記コントロールユニット２０から出力されるパージ制御信号により開弁するようになっている。

機関１の運転中に所定のパージ許可条件が成立すると、パージ制御弁１１が開制御され、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る。
そして、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、その後、機関１の燃焼室内で燃焼される。

前記コントロールユニット２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、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る。
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２１、機関１の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の圧力を検出する圧力センサ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（燃料計）２５等が設けられている。

ここで、前記コントロールユニット２０は、前記蒸発燃料処理装置における燃料蒸気管路（エバポパージライン）のリーク診断を、機関１の停止後に行うようになっている。
前記リーク診断のために、前記新気導入口９を開閉する常開型電磁弁であるドレインカットバルブ１２が設けられると共に、蒸発燃料導入通路６内に空気を送り込んで加圧するためのエアポンプ１３が設けられている。

尚、エアポンプ１３によって燃料蒸気管路（エバポパージライン）を減圧してリーク診断を行わせる構成であっても良い。
前記エアポンプ１３の吐出口と前記蒸発燃料導入通路６とは、空気供給管１４を介して接続され、前記空気供給管１４の途中には、チェックバルブ１５が介装される。
また、前記エアポンプ１３の吸い込み口側には、エアクリーナ１７が設けられている。

前記コントロールユニット２０は、機関停止後に所定条件を満たすようになってから前記リーク診断を開始させるようになっており、所定条件が満たされると、まず、前記パージ制御弁１１及びドレインカットバルブ１２を閉制御することで、燃料タンク５，蒸発燃料導入通路６，キャニスタ７，パージ制御弁１１下流のパージ通路１０を閉鎖空間とする。

次いで、前記閉鎖空間に対してエアポンプ１３で空気を供給することで加圧し、該加圧時におけるタンク内圧（又はポンプ駆動負荷）に基づいて、前記閉鎖空間におけるリークの有無を診断する。
尚、加圧時の圧力変化及び／又は閉鎖空間を加圧した後の圧力漏れからリークの有無を診断する構成であっても良く、リーク診断の詳細を上記構成に限定するものではない。

図２のフローチャートは、前記コントロールユニット２０によるリーク診断を示す。
ステップＳ１では、機関１が停止されたか否かを判断し、機関１が停止されるとステップＳ２へ進む。
ここで、機関停止は、車両のイグニッションキーがＯＮ→ＯＦＦに切り換わったタイミング、又は、その結果によって生じるエンジンの停止状態をクランク角センサ信号から判定するものであっても良い。

ステップＳ２では、機関１の停止から前記リーク診断を開始させるまでの待ち時間の設定を行う。
前記ステップＳ１で設定される待ち時間とは、下記のいずれであっても良い。
（１）予め記憶された固定の時間
（２）機関停止時又は運転中の燃料状態（温度，燃料性状等）に応じて設定される時間
（３）機関停止時又は運転中の機関運転状態（機関回転速度等）に応じて設定される時間
（４）機関運転中における車両の揺れ，振動，加速度に応じて設定される時間
（５）機関停止時又は運転中の外気温度に応じて設定される時間
（６）機関停止時又は運転中の大気圧力絶対値又はその変化に応じて設定される時間
（７）機関停止時又は運転中の高度に応じて設定される時間
（８）機関停止時又は運転中の車両各部（エンジンルーム等）の温度に応じて設定される時間
（９）機関停止時又は運転中の燃料タンク内の燃料残量に応じて設定される時間
（１０）燃料タンクの容量・形状に応じて設定される時間
（１１）機関停止時又は停止直後の燃料タンク又はエバポパージラインの圧力に応じて設定される時間
（１２）機関運転中のラジエータファンの作動回数又は作動頻度に応じて設定される時間
（１３）機関運転中の機関吸入空気量又はスロットル開度又はアクセル開度の積算値，平均値，標準偏差等に応じて設定される時間
（１４）機関運転中のサーモスタットの作動状態に応じて設定される時間
（１５）機関停止前の運転における走行距離，走行時間，車速に応じて設定される時間
（１６）機関停止直前の一定期間における機関の運転状態（機関負荷，回転速度等）に応じて設定される時間
上記のうち（２）〜（８），（１２）〜（１６）は、燃料の蒸気圧に相関するパラメータに基づいて待ち時間を設定することになり、温度や運転状態から蒸気圧が高いと推定されるときほど待ち時間を長く設定する。

（２），（５），（８）の温度条件が高ければ、それだけ燃料温度が高く蒸気圧が高いものと推定される。
（４）の車両の揺れ，振動，加速度、（１３）の機関吸入空気量又はスロットル開度又はアクセル開度、（１５）の走行距離，走行時間は、機関温度に相関し、引いては、燃料温度（蒸気圧）を推定できる。

また、（１２）のラジエータファンの作動回数又は作動頻度や、（１４）のサーモスタットの作動状態（作動回数，作動頻度，作動時間等）は、いずれも、冷却水温度に相関するパラメータであって、これにより燃料温度（蒸気圧）を推定できる。
更に、（１６）のように機関停止直前の一定期間に限定して機関の運転状態を判断すれば、機関停止時における温度条件を推定できることになる。

一方、（９）の燃料残量に応じた待ち時間の設定においては、残量が多いほど待ち時間を長くする。
（１０）の燃料タンクの容量及び形状に応じた待ち時間の設定においては、容量及び形状に応じた燃料の蒸発し易さ等を考慮して待ち時間が設定される。
（１１）の燃料タンク又はエバポパージラインの圧力に応じた待ち時間の設定においては、圧力が高いほど、また、機関停止直後の圧力の立ち上がり速度が早いほど、待ち時間を長くする。

尚、上記の（２）〜（１６）に示すパラメータを複数組み合わせて待ち時間を設定させる構成としても良い。
ステップＳ２で待ち時間を設定すると、次のステップＳ３では、ステップＳ２で設定した待ち時間が経過したか否かを判別する。
そして、機関停止から前記待ち時間だけ経過したことを判別されると、ステップＳ４へ進み、前記エアポンプ１３によって正圧又は負圧にしたときの圧力（又はポンプ負荷）に基づくリーク診断を行わせる（図３参照）。

このように、機関停止から所定の待ち時間が経過してからリーク診断を行わせるようにすれば、燃料が盛んに蒸発している状態でリーク診断が行われることを回避でき、圧力（又はポンプ負荷）に基づくリーク診断の精度を向上させることができる。
特に、待ち時間を固定値とするのではなく、燃料の蒸気圧に相関するパラメータや圧力状態に基づいて待ち時間を設定すれば、燃料が盛んに蒸発している状態でリーク診断が行われることを回避しつつ、燃料が安定するまでの時間を推定することで待ち時間を極力短くできる。

尚、前記待ち時間においては、コントロールユニット２０を通常の動作状態に保持しておく必要はないので、低消費電力モードに移行させたり、コントロールユニット２０を停止させる一方で時間を計測するタイマを動作させ、待ち時間が経過したことがタイマで計測された時点でコントロールユニット２０を再起動させるようにしても良い。
図４のフローチャートは、前記コントロールユニット２０によるリーク診断の第２実施形態を示す。

ステップＳ１１では、機関１が停止されたか否かを判断し、機関１が停止されるとステップＳ１２へ進む。
ステップＳ１２では、リーク診断の開始判断に用いるパラメータを読み込む。
前記パラメータとしては、下記のいずれであっても良い。
（１）機関の油温・水温・その他各部温度、
（２）車両各部の温度、
（３）燃料温度
（４）外気温度
（５）燃料タンク又はエバポパージラインの圧力
上記（１）〜（４）の温度条件は、燃料の蒸気圧に相関するパラメータである。

ステップＳ１３では、ステップＳ１２で読み込んだ各パラメータと所定の判定レベルとを比較して、燃料が安定状態になっているか否かを判断する。
具体的には、前記（１）〜（４）の各温度条件が所定温度を下回るようになったときに燃料が安定状態になったと判断し、又は、前記（５）の圧力条件が所定圧力を下回るようになったときに燃料が安定状態になったと判断する。

そして、燃料が安定状態になっていると判断されるまでは、ステップＳ１２のパラメータ読み込み及びステップＳ１３の判別を繰り返し、ステップＳ１３で燃料が安定状態になっている（診断開始条件の成立）と判断されると、ステップＳ１４へ進む。
ステップＳ１４では、前記エアポンプ１３によってエバポパージラインを加圧したときの圧力（又はポンプ負荷）に基づくリーク診断を行わせる。

上記構成によると、温度（蒸気圧）や圧力の変化を逐次監視することで、燃料が盛んに蒸発している状態から安定状態に移行したことを検出するので、燃料が盛んに蒸発している状態でリーク診断が行われることを精度良く回避でき、かつ、無用に長い待ち時間が生じることを防止できる。
尚、第１実施形態の機関停止時に設定した待ち時間に基づくリーク診断の開始制御と、第２実施形態の温度・圧力条件によるリーク診断の開始制御とを組み合わせ、第１実施形態の待ち時間が経過した時点での温度・圧力条件に基づいてリーク診断を開始できるか否かを判断し、リーク診断を許可できる温度・圧力条件であれば、直ちにリーク診断を開始させる一方、待ち時間が経過した時点での温度・圧力条件が、未だ燃料が安定状態に至っていないことを示す場合に、待ち時間を延長させるか又は診断をキャンセルさせる構成とすることができる。

上記構成では、待ち時間においては、温度・圧力条件の監視が不要であってコントロールユニット２０における電力消費を低下させる処置が行える一方、温度・圧力条件に基づいてリーク診断を開始させ得る状態になっているか否かを判断するので、精度良く燃料の安定状態を判断してリーク診断を開始させることができる。
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の蒸発燃料処理装置のリーク診断装置において、
前記リーク診断が、エバポパージラインを閉鎖してエアポンプで加圧又は減圧したときの圧力又はポンプ負荷に基づいてリークの有無を診断する構成であることを特徴とする蒸発燃料処理装置のリーク診断装置。

かかる構成によると、閉鎖されたエバポパージライン内の圧力が蒸発燃料の影響を受けることで、リークの有無が誤診断されることを回避できる。
（ロ）請求項３又は４記載の蒸発燃料処理装置のリーク診断装置において、
前記燃料の蒸気圧に相関するパラメータとして、エンジン温度，車両各部の温度，燃料温度，外気温度のうちのいずれかを含むことを特徴とする蒸発燃料処理装置のリーク診断装置。

かかる構成によると、エンジン温度，車両各部の温度，燃料温度，外気温度のうちのいずれかを、燃料の蒸気圧に相関するパラメータとして検出し、該検出結果に基づいて待ち時間を設定し、また、リーク診断の開始を判断することで、燃料が盛んに蒸発している状態から安定状態に移行した状態でリーク診断を開始させることができる。
（ハ）請求項１記載の蒸発燃料処理装置のリーク診断装置において、
機関停止時に設定した待ち時間が経過した時点で、燃料の蒸気圧に相関するパラメータ、及び／又は、燃料タンク又はエバポパージラインの圧力が所定条件を満たしているか否かを判別し、
燃料の蒸気圧に相関するパラメータ、及び／又は、燃料タンク又はエバポパージラインの圧力が所定条件を満たしているときに、リーク診断を開始させる一方、
燃料の蒸気圧に相関するパラメータ、及び／又は、燃料タンク又はエバポパージラインの圧力が所定条件を満たしていないときには、前記待ち時間を延長するか又は診断をキャンセルすることを特徴とする蒸発燃料処理装置のリーク診断装置。

かかる構成によると、機関が停止した時点で設定した待ち時間が経過すると、その時点での燃料の蒸気圧に相関するパラメータ、及び／又は、燃料タンク又はエバポパージラインの圧力に基づいて、リーク診断を実行できるか否かを判断するので、リーク診断を開始させるまでの間の処理を簡略化しつつ、精度良くリーク診断の開始条件を判断できる。
（ニ）請求項（ハ）記載の蒸発燃料処理装置のリーク診断装置において、
機関の停止時に、燃料の蒸気圧に相関するパラメータ、及び／又は、燃料タンク又はエバポパージラインの圧力に基づいて、前記待ち時間を設定することを特徴とする蒸発燃料処理装置のリーク診断装置。

かかる構成によると、機関停止時の燃料の蒸気圧に相関するパラメータ、及び／又は、燃料タンク又はエバポパージラインの圧力に基づいて、燃料の蒸発状態、引いては、燃料の状態が安定するまでの時間を推定して待ち時間を設定するので、燃料の状態が安定するのに要するおおよその時間を待ち時間として設定させることができる。

実施形態における内燃機関のシステム構成図。 第１の実施形態におけるリーク診断を示すフローチャート。 第１の実施形態におけるリーク診断の特性を示すタイムチャート。 第２の実施形態におけるリーク診断を示すフローチャート。

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…ドレインカットバルブ，１３…エアポンプ，１４…空気供給管，１５…チェックバルブ，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…圧力センサ，２５…タンク残量センサ

Claims (5)

1. エンジンの蒸発燃料処理装置におけるリーク診断を、エンジン停止後に所定条件を満たしてから開始させることを特徴とする蒸発燃料処理装置のリーク診断装置。
2. エンジン停止から所定時間が経過した時点で、前記リーク診断を開始させ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リーク診断装置。
3. 前記所定時間を、エンジン停止時における燃料の蒸気圧に相関するパラメータ、及び／又は、燃料タンク又はエバポパージラインの圧力に基づいて可変に設定することを特徴とする請求項２記載の蒸発燃料処理装置のリーク診断装置。
4. 燃料の蒸気圧に相関するパラメータが所定条件を満たすようになってから前記リーク診断を開始させ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リーク診断装置。
5. 燃料タンク又はエバポパージラインの圧力が所定条件を満たすようになってから前記リーク診断を開始させ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リーク診断装置。

Images