JP2005325744A - 燃料処理システムの異常検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料タンクを含む系内の漏れ検出を短時間で行う。
【解決手段】 燃料タンク１０を含む空間に負圧を導入するポンプモジュール３０と、負圧を導入した際の燃料タンク１０を含む空間における圧力値を検出するタンク内圧センサ１４と、検出した圧力値と、物理モデルから求めた理論上の圧力推移における基準圧力とを比較する比較手段と、検出した圧力値が基準圧力よりも大きい場合に、燃料タンク１０を含む空間に漏れが生じていると判定する異常判定手段と、を備える。
【選択図】 図８

Description

本発明は、燃料処理システムの異常検出装置に関し、特に、燃料タンクを含む系内の漏れ検出に好適な燃料処理システムの異常検出装置に適用して好適である。

従来、例えば特開２００２−１３８９１０号公報に開示されているように、蒸発燃料処理システムにパージポンプ（負圧ポンプ）の負圧を導入し、所定時間経過後のタンク内圧の圧力変動を検知して異常を検出するシステムが知られている。

特開２００２−１３８９１０号公報 特開２００２−４９５９号公報 特開平６−２３５３５５号公報

しかしながら、上記公報に記載された方法では、パージポンプで導入した負圧が収束するまでの時間が経過した後でないと、異常検出を行うことはできない。従って、異常検出を実施するまでに一定の時間が必要となり、短時間で異常検出を行うことは困難である。

このため、異常検出の頻度を短くすることができず、異常検出の精度を高めることが難しくなる。また、負圧が収束するまでパージポンプを作動させる必要があり、パージポンプの作動時間が長くなるため、パージポンプの特性が劣化し易くなるという問題が生じる。

この発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、燃料タンクを含む系内の漏れ検出を短時間で行うことを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、燃料タンクを含む密閉空間に負圧を導入する負圧導入手段と、前記負圧を導入した際の前記密閉空間における圧力値を検出する圧力検出手段と、前記圧力値と、物理モデルから求めた理論上の圧力推移における基準圧力とを比較する比較手段と、前記圧力値が前記基準圧力よりも大きい場合に、前記密閉空間に漏れが生じていると判定する異常判定手段と、を備えたことを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、前記理論上の圧力推移は、所定の漏れ孔が生じている前記密閉空間に前記負圧を導入した場合に、前記密閉空間内で発生する圧力の推移を前記物理モデルから算出したものであることを特徴とする。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記比較手段は、前記圧力検出手段で検出した前記圧力値が定常値に達する以前の所定のタイミングで、前記圧力値と前記理論上の圧力推移における前記基準圧力とを比較することを特徴とする。

第４の発明は、第３の発明において、前記比較手段は、所定の時間間隔で前記圧力検出手段で検出した前記圧力値と前記理論上の圧力推移における前記基準圧力との比較を複数回行い、前記異常判定手段は、前記比較手段における複数回の比較の結果、前記圧力値が前記基準圧力よりも大きい場合が所定回数以上である場合に、前記密閉空間に漏れが生じていると判定することを特徴とする。

第５の発明は、第１〜第４の発明のいずれかにおいて、前記物理モデルから前記圧力推移を算出する圧力推移算出手段を備え、前記圧力推移算出手段は、前記燃料タンク内の残留燃料量から求めた前記密閉空間内の容積を用いて前記圧力推移を算出することを特徴とする。

第１の発明によれば、燃料タンクを含む密閉空間内で検出された圧力値と、物理モデルから求めた理論上の圧力推移における基準圧力とを比較するようにしたため、検出された圧力値が定常値に収束する以前に異常判定を行うことが可能となる。従って、短時間で燃料処理システムにおける異常検出を行うことが可能となる。

第２の発明によれば、所定の漏れ孔が生じている密閉空間に負圧を導入した場合に密閉空間内で発生する圧力推移を物理モデルから算出しておくことで、密閉空間内で検出した圧力値が圧力推移における基準圧力よりも大きい場合は、密閉空間に所定の漏れ孔以上の漏れが生じていると判定することができる。

第３の発明によれば、密閉空間内で検出した圧力値が定常値に達する以前の所定のタイミングで、検出した圧力値と物理モデルの圧力推移における基準圧力とを比較するため、短時間で異常判定を行うことができる。

第４の発明によれば、比較手段における複数回の比較の結果に基づいて異常判定を行うため、燃料処理システムにおける異常検出の精度を高めることが可能となる。

第５の発明によれば、燃料タンク内の残留燃料量から求めた密閉空間内の容積を用いて物理モデルにおける圧力推移を算出するため、密閉空間内の容積に応じた圧力推移を算出することができる。

以下、図面に基づいてこの発明の一実施形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための模式図である。本実施形態のシステムは、燃料タンク１０を備えている。燃料タンク１０の内部には、その中に貯蔵されている燃料の液面に応じた出力を発する燃料計１２が設けられている。燃料計１２によれば、残留燃料の量、ひいては、燃料タンク１０内の空間容積を検知することができる。

燃料タンク１０には、また、タンク内圧センサ１４、燃料温度センサ１６、タンク温度センサ１７が設けられている。タンク内圧センサ１４は、燃料タンク１０内部の圧力、つまり、タンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋに応じた出力を発するセンサである。また、燃料温度センサ１６は、燃料タンク内の燃料の温度Ｔ_ｌを検出するセンサであり、タンク温度センサ１７は燃料系システム内の温度Ｔ_ｔａｎｋを検出するセンサである。

燃料タンク１０には、ベーパ通路１８を介してキャニスタ２０が連通している。キャニスタ２０の内部には、活性炭２２が充填されている。キャスタ２０は、その活性炭２２により、燃料タンク１０から流入してくる蒸発燃料（燃料ベーパ）を吸着することができる。

キャニスタ２０には、また、パージ通路２４およびパージVSV(Vacuum Switching Valve)２６を介して内燃機関の吸気通路（不図示）が連通している。内燃機関の運転中にパージVSV２６を開くと、キャニスタ２０に吸気負圧が導かれ、その内部に吸着されている蒸発燃料を空気とともに脱離させ、キャニスタ２０をパージすることができる。

キャニスタ２０には、更に、ポンプモジュール３０が連通している。ポンプモジュール３０は、より具体的には、活性炭２２を挟んでベーパ通路１８やパージ通路２４と反対側においてキャニスタ２０に連通している。ポンプモジュール３０は、大気通路３２を介して大気に開放されている。尚、ポンプモジュール３０の構成については、後に図２を参照して詳細に説明する。

本実施形態のシステムは、ＥＣＵ５０（Electronic Control Unit）を備えている。ＥＣＵ５０には、燃料計１２、タンク内圧センサ１４、燃料温度センサ１６など、種々のセンサの出力が供給されている。また、ＥＣＵ５０には、パージVSV２６やポンプモジュール３０などが電気的に接続されている。ＥＣＵ５０は、それらのセンサ出力に基づき、各種のアクチュエータを駆動することにより、本実施形態のシステムを制御することができる。

図２は、ポンプモジュール３０の構成を詳細に説明するための図である。図２に示すように、ポンプモジュール３０は、キャニスタ２０に通じる切換弁３４を備えている。切換弁３４には、ポンプ通路３６とオリフィス通路３８が連通している。ポンプ通路３６は、電動ポンプ４０を介して大気通路３２に連通する通路であり、一方、オリフィス通路３８は、オリフィス４２を介して大気通路３２に連通する通路である。

切換弁３４は、キャニスタ２０とポンプ通路３６とを導通させる負圧導入状態と、オリフィス通路３８をポンプ通路３６に導通させるリファレンス圧発生状態とを選択的に実現することのできる２位置の電磁弁である。電動ポンプ４０は、ポンプ通路３６側のガスを大気通路３２側へ排出するためのポンプである。また、オリフィス４２は、基準径（例えばφ０．５ｍｍ）の大きさを有する基準孔である。

ポンプモジュール３０によれば、切換弁３４をリファレンス圧発生状態として電動ポンプ４０を作動させると、オリフィス通路３８に負圧を導入することができる。この場合、ポンプ通路３６からオリフィス通路３８にわたる系内の圧力は、オリフィス４２から流入する空気量と、電動ポンプ４０により排出される空気量とを均衡させる圧力に収束する。つまり、この場合、ポンプ通路３６には、基準孔（φ０．５ｍｍ）を有する系から電動ポンプ４０により空気を排出した場合に、その系内に収束値として生ずる圧力が発生する。以下、この圧力を「リファレンス圧Ｐ_ＲＥＦ」と称す。

ポンプモジュール３０は、ポンプ通路３６の圧力を検出する圧力センサ４４を備えている。このため、本実施形態のシステムによれば、切換弁３４をリファレンス圧発生状態として電動ポンプ４０を作動させることにより、圧力センサ４４により、リファレンス圧Ｐ_ＲＥＦを検出することができる。

ところで、ポンプ通路３６の圧力は、電動ポンプ４０が停止しており、かつ、切換弁３４がリファレンス圧発生状態とされている場合、或いは、内燃機関が停止している場合には、大気圧に収束する。このため、このような状況下では、圧力センサ４４により大気圧Ｐ_０を検出することができる。

ポンプモジュール３０の切換弁３４が負圧導入状態である場合は、電動ポンプ４０が作動すると、キャニスタ２０に負圧が導入される。この際、パージVSV２６を閉じておけば、キャニスタ２０に導かれた負圧を燃料タンク１０に導くことができる。つまり、本実施形態のシステムによれば、パージVSV２６を閉じて、かつ、切換弁３４を負圧導入状態として電動ポンプ４０を作動させれば、燃料タンク１０を含む密閉空間に負圧を導入することができる。この際、密閉空間内の圧力は、タンク内圧センサ１４、或いは、ポンプモジュール３０内の圧力センサ４４により検知することができる。

図３は、ポンプモジュール３０により燃料タンク１０を含む密閉空間に負圧を導いた場合に、タンク内圧センサ１４、或いは、ポンプモジュール３０内の圧力センサ４４により検知されるタンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋの推移を示す特性図である。燃料タンク１０に負圧が導入されれば、図３に示すように、タンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋは時間の経過とともに低下する。タンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋは、最終的には、電動ポンプ４０の能力に応じた値（以下、収束値Ｐ_ＳＡＴと称す）に収束する。収束値Ｐ_ＳＡＴは、燃料タンク１０を含む系の密閉度が高いほど低い値となり、その系の密閉度が低いほど高い値となる。つまり、タンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋの収束値Ｐ_ＳＡＴは、燃料タンク１０を含む系に漏れが生じている場合は、漏れが生じていない場合に比して高い値となる。

既述したリファレンス圧Ｐ_ＲＥＦは、φ０．５ｍｍの基準孔を有する系を電動ポンプ４０で負圧化した場合の収束値である。従って、上述した収束値Ｐ_ＳＡＴとリファレンス圧Ｐ_ＲＥＦとを比較すれば、燃料タンク１０を含む系に基準孔よりも大きな漏れ孔が生じているか否かを判断することができる。より具体的には、タンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋの収束値Ｐ_ＳＡＴがリファレンス圧Ｐ_ＲＥＦより低い値に達していれば、燃料タンク１０を含む系に基準孔を超える大きさの漏れは生じていないと判断することができ、一方、その収束値Ｐ_ＳＡＴがリファレンス圧Ｐ_ＲＥＦまで低下しない場合には、燃料タンク１０を含む系に基準孔よりも大きな漏れが生じていると判断することができる。

ところで、タンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋが収束値Ｐ_ＳＡＴに到達するまでには一定の時間が必要であり、収束値Ｐ_ＳＡＴに基づいて燃料タンク１０を含む系の漏れ判定を行うと、判定のために長時間を要してしまうことがある。

このため、本実施形態のシステムでは、φ０．５ｍｍの基準孔を有する密閉空間を負圧化した場合に発生するクライテリアの圧力推移Ｐ_ｃｌｃを物理式から予め求めておき、クライテリアの圧力推移Ｐ_ｃｌｃと、タンク内圧センサ１４、或いは、ポンプモジュール３０内の圧力センサ４４により検知されるタンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋの圧力推移を比較することにより、タンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋが収束値Ｐ_ＳＡＴに達する以前に漏れ判定を行うようにしている。

図４は、ポンプモジュール３０により燃料タンク１０を含む密閉空間に負圧を導いた場合にタンク内圧センサ１４、或いは、圧力センサ４４により検知されるタンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋの推移（図４中に破線ａ及びｂで示す）と、物理式から予め求めたクライテリアの圧力推移Ｐ_ｃｌｃ（図４中に実線で示す）を示す特性図である。図４において、破線ａで示す特性は燃料タンク１０を含む系に基準孔よりも小さいリークが生じている場合を示しており、破線ｂで示す特性は燃料タンク１０を含む系に基準孔よりも大きいリークが生じている場合を示している。

図４に示すように、φ０．５ｍｍの基準孔を有する系を負圧化した場合のクライテリアの圧力推移Ｐ_ｃｌｃを物理式から予め求めておくことで、タンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋが収束値Ｐ_ＳＡＴに到達する以前に漏れ判定を行うことが可能となる。

より具体的には、タンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋが収束値Ｐ_ＳＡＴに到達する以前の任意の時刻ｔ１において、タンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋが物理式から予め求めたクライテリアの圧力Ｐ_ｃｌｃより低い場合（図４の破線ａの場合に該当）は、燃料タンク１０を含む系に基準孔を超える大きさの漏れは生じていないと判断することができる。一方、時刻ｔ１において、タンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋがクライテリアの圧力Ｐ_ｃｌｃまで低下しない場合（図４の破線ｂの場合に該当）には、燃料タンク１０を含む系に基準孔よりも大きな漏れが生じていると判断することができる。

従って、本実施形態のシステムによれば、タンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋが収束値Ｐ_ＳＡＴに到達するまで燃料タンク１０を含む密閉空間に負圧を導く必要がなく、短時間で漏れ判定を行うことが可能となる。また、電動ポンプ４０の作動時間を短縮することができるため、作動による電動ポンプ４０の特性劣化を最小限に抑えることが可能となる。これにより電動ポンプ４０の長寿命化を図ることができる。

次に、クライテリアの圧力推移Ｐ_ｃｌｃを物理式から求める方法について説明する。図５は、燃料タンク１０を含む系の流出入のバランスを説明するための模式図である。図５は、燃料タンク１０に基準孔（φ０．５ｍｍ）に相当するリーク孔４５が生じている場合に、電動ポンプ４０により燃料タンク１０を含む系に負圧を導入した場合を示している。

図６は、図５のモデルにおいて、燃料タンク１０を含む系に負圧を導入した場合のクライテリアの圧力推移Ｐ_ｃｌｃを物理式から求める方法を示すフローチャートである。以下、図６に基づいて、物理式から圧力推移Ｐ_ｃｌｃを求める方法を説明する。本フローチャートにおいて、ｔは時刻を表す係数であり、時間間隔Δｔ毎にステップＳ１〜Ｓ１１の処理が行われる。

先ず、ステップＳ１では、電動ポンプ４０の特性に基づいて、電動ポンプ４０から排出される空気の体積流量Ｑ_ａｉｒ（ｔ）を算出する。ここで、電動ポンプ４０の特性は、以下の（１）式で表すことができる。

（１）式において、Ｑ_ａｉｒ（ｔ）は電動ポンプ４０からの空気の排出流量［ｍ^３／ｓ］、Ｐ_Ｔａｎｋ（ｔ）はタンク内圧［Ｐａ］、Ｐ_０は大気圧［Ｐａ］、を示している。最初のルーチン（ｔ＝０）では、Ｐ_Ｔａｎｋ（０）＝Ｐ_０として演算を行い、以降のルーチンでは、ステップＳ１０で求めたＰ_Ｔａｎｋの値により演算を行う。

電動ポンプ４０を作動して燃料タンク１０を含む系に負圧を導入した場合、燃料タンク１０内の燃料ベーパはキャニスタ２０に吸着されるため、電動ポンプ４０からは空気のみが排出される。従って、（１）式のポンプ特性からは、電動ポンプ４０から排出される空気の体積流量Ｑ_ａｉｒ（ｔ）が求められる。

（１）式において、ｆは所定の関数を示している。より具体的には、ポンプ特性はＢ，Ｃを係数として以下の（１）’式で表すことができる。

Ｑ_ａｉｒ（ｔ）＝Ｂ・（Ｐ_Ｔａｎｋ（ｔ）−Ｐ_０）＋Ｃ・・・・（１）’

ポンプ特性は電動ポンプ４０の経年使用等により変化する場合があるため、より正確にクライテリアの圧力推移を求めるためには、漏れ判定の際にポンプ特性を逐次求めることが望ましい。図７は、ポンプ特性７０（Ｐ−Ｑ特性）を示す特性図である。図７に示すポンプ特性７０の傾きは、電動ポンプ４０の諸元から決定され既知の値である。一方、ポンプ特性７０は、作動電圧の変化等によって、特性７０ａ、特性７０ｂのように変動する場合がある。このため、漏れ判定の際に実際のポンプ特性を求めるためには、ポンプモジュール３０の切換弁３４をリファレンス圧発生状態に設定してリファレンス圧Ｐ_ＲＥＦを求め、このときオリフィス４２を通過する流量Ｑ_ＲＥＦを求める。これにより、図７に示すように、（Ｐ_ＲＥＦ，Ｑ_ＲＥＦ）の点を通る特性としてポンプ特性７０を決定することができる。なお、オリフィス４２を通過する流量Ｑ_ＲＥＦは、以下の（２）式から求めることができる。

（２）式はオリフィス４２の両側の圧力比（Ｐ_ＲＥＦ／Ｐ_０）、オリフィス４２の断面積Ａと、オリフィスの流量Ｑ_ＲＥＦとの関係を関数Φを用いて表した一般的なオリフィスの式である。（２）式において、Ｔはオリフィス４８の上流側の空気温度であって、大気温度を測定することで求まる。また、Ｒは気体定数、Ｍａは空気の分子量であって、それぞれ既知の値である。また、Ｐ_０は大気圧である。このように、好適には漏れ判定の際にポンプ特性を逐次求めることが望ましい。

なお、本実施形態では、物理式から求めたクライテリアの圧力Ｐ_ｃｌｃと、タンク内圧センサ１４、或いは、圧力センサ４４から検出されたタンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋを比較するため、リファレンス圧Ｐ_ＲＥＦとタンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋを比較して漏れ検出を行うことはない。従って、例えばポンプ特性に変動がないものと仮定し、漏れ判定の際にポンプ特性を逐次求める必要がない場合は、リファレンス圧Ｐ_ＲＥＦを検出しなくても良い。この場合、ポンプモジュール３０に切換弁３４、オリフィス通路３８、およびオリフィス４２を設ける必要がなくなり、ポンプモジュール３０を簡素に構成することが可能となる。

図６に戻って、次のステップＳ２では、ステップＳ１で求めた体積流量を質量流量換算するため、以下の（３）式により燃料系システム内（燃料タンク１０内）の空気の密度を算出する。

ここで、ρ_ａｉｒ（ｔ）は電動ポンプ４０の上流側における空気の密度［ｋｇ／ｍ^３］、Ｍａは空気の分子量［ｋｇ／ｍｏｌ］、Ｒは一般気体定数［Ｊ／ｋｇ・Ｋ］、Ｔ_Ｔａｎｋは燃料系システム内の温度［Ｋ］をそれぞれ示している。

次のステップＳ３では、ステップＳ１で求めた空気の体積流量Ｑ_ａｉｒ（ｔ）と、ステップＳ２で求めた空気の密度ρ_ａｉｒ（ｔ）とに基づいて、以下の（４）式から電動ポンプ４０から排出される空気のモル流量ｍ_ａｉｒ（ｔ）［ｍｏｌ／ｓ］を算出する。

燃料系システム内において燃料ベーパは常に飽和しているものと考えられることから、燃料系システム内における燃料蒸気分圧は燃料の飽和蒸気圧と等しいと仮定できる。従って、次のステップＳ４では、以下の（５）式から燃料蒸気分圧Ｐｇ［Ｐａ］を算出する。

（５）式において、ＲＶＰはリード蒸気圧［Ｐａ］、Ｔ_ｌは燃料温度［Ｋ］、をそれぞれ示している。燃料タンク１０内では常に燃料が蒸発し、燃料の蒸気圧は飽和蒸気圧（＝燃料蒸気分圧Ｐｇ）に達していることから、電動ポンプ４０によって燃料系システム内に負圧を導入している間、燃料蒸気分圧Ｐｇの値は一定である。

次のステップＳ５では、ステップＳ３で求めた空気のモル流量ｍ_ａｉｒ（ｔ）と、ステップＳ４で算出した燃料蒸気分圧Ｐｇと、タンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋ（ｔ）とに基づいて、以下の（６）式、（７）式により燃料タンク１０を含む系から排出される燃料蒸気量ｍ_ｖａｐ（ｔ）［ｍｏｌ／ｓ］を算出する。上述したように、最初のルーチン（ｔ＝０）では、Ｐ_Ｔａｎｋ（０）＝Ｐ_０として演算を行い、以降のルーチンでは、ステップＳ１０で求めたＰ_Ｔａｎｋの値により演算を行う。

（６）式、（７）式において、Ｐａ（ｔ）は燃料系システム内における空気の分圧［Ｐａ］を示している。また、（７）式において、Ｍｇは燃料蒸気の分子量［ｋｇ／ｍｏｌ］、を示している。

次のステップＳ６では、以下の（８）式（ノズルの式）を用いて、リーク孔４５から流入する空気量ｍ_ｌｅａｋ（ｔ）［ｍｏｌ／ｓ］を算出する。

（８）式において、Ｃｄは流量係数、Ａはリーク孔４５の面積［ｍ^２］、Ｔは大気温度［Ｋ］、κは空気の比熱比、をそれぞれ示している。

次のステップＳ７では、以下の（９）式を用いて、燃料系システム内における所定時間Δｔ毎の空気のモル数変化量ΔＮ（ｔ）［ｍｏｌ］を算出する。

次のステップＳ８では、ステップＳ７で求めたモル数変化量ΔＮ（ｔ）を用いて、以下の（１０）式により、時刻ｔ＋Δｔにおける燃料系システム内の空気のモル数Ｎ（ｔ＋Δｔ）［ｍｏｌ］を算出する。

（１０）式において、Ｎ（ｔ）は、時刻ｔにおける燃料系システム内の空気のモル数を示している。Ｎ（ｔ）の初期値Ｎ（０）は、気体の状態方程式から算出することができる。すなわち、気体の状態方程式ｐ・Ｖ＝Ｎ（０）・Ｒ・Ｔにおいて、ｐを燃料系システム内の空気の分圧、Ｖを燃料系システムの空間容積、Ｒを気体定数、Ｔを燃料系システム内の温度、とすることで初期値Ｎ（０）を求めることができる。

次のステップＳ９では、以下の（１１）式で示される状態方程式を用いて、時刻ｔ＋Δｔにおける燃料系システム内の空気分圧Ｐ_ａ（ｔ＋Δｔ）［Ｐａ］を算出する。

（１１）式において、Ｖは燃料系システム内の空間容積［ｍ^３］を示している。

次のステップＳ１０では、以下の（１２）式により、ステップＳ９で求めた空気分圧Ｐ_ａ（ｔ＋Δｔ）と、燃料蒸気分圧Ｐｇとに基づいて、時刻ｔ＋Δｔにおける燃料系システム内の圧力（タンク内圧）Ｐ_Ｔａｎｋ（ｔ＋Δｔ）を算出する。

次のステップＳ１１では、今回算出したタンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋ（ｔ＋Δｔ）と前回算出したＰ_Ｔａｎｋ（ｔ）との差分が所定のしきい値以下であるか否かを判定する。Ｐ_Ｔａｎｋ（ｔ）とＰ_Ｔａｎｋ（ｔ＋Δｔ）との差分が所定のしきい値以下の場合は、タンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋが定常状態に達したものと判断し、処理を終了する。一方、Ｐ_Ｔａｎｋ（ｔ）とＰ_Ｔａｎｋ（ｔ＋Δｔ）との差分が所定のしきい値より大きい場合は、ステップＳ１２に進み、ｔ＝ｔ＋Δｔに設定した後、ステップＳ１以降の処理を引き続き行う。

図６の処理によれば、時間間隔Δｔ毎にタンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋを算出することができる。従って、算出したＰ_Ｔａｎｋをプロットすることで、図４に実線で示すようなクライテリアの圧力推移Ｐ_ｃｌｃを求めることができる。求めた圧力推移Ｐ_ｃｌｃは、ＥＣＵ５０に記憶される。

次に、図８のフローチャートに基づいて、物理式から求めたクライテリアの圧力推移Ｐ_ｃｌｃを用いて燃料タンク１０を含む系の漏れ判定を行う処理について説明する。先ず、ステップＳ２１では、エンジン停止後、電動ポンプ４０を作動し、燃料タンク１０を含む系に負圧を導入して、タンク内圧センサ１４によるタンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋのモニタを開始する。

次のステップＳ２２では、燃料計１２から検出される残留燃料量に基づいて、燃料タンク１０内の空間容積Ｖを算出する。次のステップＳ２３では、図６の処理で算出され、ＥＣＵ５０に記憶されているクライテリアの圧力推移Ｐ_ｃｌｃを取得する。

次のステップＳ２４では、任意の時刻ｔ１において、タンク内圧センサ１４から検出されたタンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋと、クライテリアの圧力推移における圧力Ｐ_ｃｌｃを比較し、Ｐ_Ｔａｎｋ≧Ｐ_ｃｌｃであるか否かを判定する。

ステップＳ２４でＰ_Ｔａｎｋ≧Ｐ_ｃｌｃの場合は、ステップＳ２５へ進み、燃料タンク１０を含む系に基準孔以上（φ０．５ｍｍ以上）の大きさのリーク孔が生じているものと判定する。一方、ステップＳ２４でＰ_Ｔａｎｋ＜Ｐ_ｃｌｃの場合は、ステップＳ２６へ進み、基準孔以上の大きさのリーク孔は生じていないものと判定する。

以上説明したように実施の形態１によれば、物理式を用いて、燃料タンク１０を含む系に負圧を導入した場合のクライテリアの圧力推移Ｐ_ｃｌｃを予め求めておき、漏れ判定の際にはクライテリアの圧力推移Ｐ_ｃｌｃとタンク内圧センサ１４で検出されたタンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋとを比較するようにしたため、タンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋが収束して定常状態に達する以前に漏れ判定を行うことが可能となる。

従って、短時間で燃料タンク１０を含む系の漏れ判定を行うことが可能となり、漏れ検出の頻度を高めることが可能となる。また、電動ポンプ４０の作動時間を短縮することができるため、電動ポンプ４０の劣化を最小限に抑えることができ、電動ポンプ４０の長寿命化を図ることができる。更に、短時間で漏れ判定を行うことができるため、漏れ判定の際にキャニスタ２０に吸着されてしまう燃料ベーパの量を最小限に抑えることが可能となる。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２の基本的な処理は実施の形態１と同様である。実施の形態２では、判定を複数回行うことで、判定精度を向上させたものである。

図９は、実施の形態２における漏れ判定の方法を示す模式図である。図８に示すように、実施の形態２では、例えばΔｔの時間間隔で設定された任意の時刻ｔ１〜ｔ４のそれぞれにおいて、クライテリアの圧力推移Ｐ_ｃｌｃとタンク内圧センサ１４で検出したタンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋとを比較し、この結果に基づいて漏れ判定を行う。これにより、例えば外乱等の要因でタンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋの検出値に誤差が含まれた場合であっても、最終的な漏れ判定を正確に行うことができる。

図１０は、実施の形態２における処理の手順を示すフローチャートである。先ず、ステップＳ２１では、エンジン停止後、電動ポンプ４０を作動し、燃料タンク１０を含む系に負圧を導入して、タンク内圧センサ１４によってタンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋのモニタを開始する。

次のステップＳ２２では、燃料計１２から検出される残留燃料量に基づいて、燃料タンク１０内の空間容積Ｖを算出する。次のステップＳ２３では、図６の処理で算出され、ＥＣＵ５０に記憶されているクライテリアの圧力推移Ｐ_ｃｌｃを取得する。

次のステップ２４では、総判定回数Ｎ_{ｔｏｔａｌ}に１を加算する（Ｎ_{ｔｏｔａｌ}＝Ｎ_{ｔｏｔａｌ}＋１）。なお、Ｎ_{ｔｏｔａｌ}の初期値は０である。

次のステップＳ２５では、任意の時刻ｔ１において、タンク内圧センサ１４から検出されたタンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋと、クライテリアの圧力推移における圧力Ｐ_ｃｌｃを比較し、Ｐ_Ｔａｎｋ≧Ｐ_ｃｌｃであるか否かを判定する。

ステップＳ２５でＰ_Ｔａｎｋ≧Ｐ_ｃｌｃの場合は、ステップＳ２６へ進み、燃料タンク１０を含む系に基準孔以上（φ０．５ｍｍ以上）の大きさのリーク孔が生じているものと判定し、リーク有りのカウント数Ｎ_ｌｅａｋに１を加算する（Ｎ_ｌｅａｋ＝Ｎ_ｌｅａｋ＋１）。なお、Ｎ_ｌｅａｋの初期値は０である。

一方、ステップＳ２５でＰ_Ｔａｎｋ＜Ｐ_ｃｌｃの場合は、ステップＳ２７へ進む。この場合、φ０．５ｍｍ以上の大きさのリーク孔は生じていないものと想定されるため、リーク有りのカウントは行わない。

ステップＳ２６、ステップＳ２７の後はステップＳ２８へ進む。ステップＳ２８では、リーク有りのカウント数Ｎ_ｌｅａｋが規定回数Ｎ１に到達したか否かを判定する。すなわち、ここでは、Ｎ_ｌｅａｋ≧Ｎ１であるか否かを判定する。

ステップＳ２８でＮ_ｌｅａｋ≧Ｎ１の場合はステップＳ２９へ進み、燃料タンク１０を含む系に基準孔以上（φ０．５ｍｍ以上）の大きさのリーク孔が生じている旨の最終的な判定を行う。一方、ステップＳ２８でＮ_ｌｅａｋ＜Ｎ１の場合は、ステップＳ３０へ進む。

ステップＳ３０では、総判定回数Ｎ_{ｔｏｔａｌ}が規定回数Ｎ２に到達しているか否かを判定する。すなわち、ここではＮ_{ｔｏｔａｌ}＜Ｎ２であるか否かを判定する。Ｎ_{ｔｏｔａｌ}＜Ｎ２の場合は、総判定回数Ｎ_{ｔｏｔａｌ}が規定回数Ｎに到達していないため、ステップＳ３１で時刻ｔ１＝ｔ１＋Δｔとして、ステップＳ２５以降の処理を繰り返す。

一方、ステップＳ３０でＮ_{ｔｏｔａｌ}≧Ｎ２の場合は、ステップＳ３２へ進み、燃料タンク１０を含む系に基準孔以上の大きさのリーク孔が生じていない旨の最終的な判定を行う。

図８の処理によれば、リーク有りのカウント数Ｎ_ｌｅａｋが規定回数Ｎ１に到達した場合に、基準孔以上の大きさのリーク孔が生じている旨の最終的な判定を行うため、外乱等の要因でタンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋの値に一時的に誤差が含まれた場合であっても正確な判定を行うことが可能となる。

以上説明したように実施の形態２によれば、物理式から求めたクライテリアの圧力推移Ｐ_ｃｌｃと、タンク内圧センサ１２から求めたタンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋとに基づく判定を複数回行うようにしたため、外乱等による誤差要因を排除することができ、漏れ判定の精度を高めることが可能となる。

本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための模式図である。 ポンプモジュールの構成を詳細に説明するための図である。 ポンプモジュールにより燃料タンクを含む密閉空間に負圧を導いた場合に検知されるタンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋの推移を示す特性図である。 ポンプモジュールにより燃料タンクを含む密閉空間に負圧を導いた場合に検知されるタンク内圧Ｐ_Ｔａｎｋの推移と、物理式から予め求めたクライテリアの圧力推移Ｐ_ｃｌｃを示す特性図である。 燃料タンクを含む系の流出入のバランスを説明するための模式図である。 燃料タンクを含む系に負圧を導入した場合のクライテリアの圧力推移Ｐ_ｃｌｃを物理式から求める方法を示すフローチャートである。 ポンプ特性（Ｐ−Ｑ特性）を示す特性図である。 実施の形態１における漏れ判定の処理の手順を示すフローチャートである。 実施の形態２における漏れ判定の方法を示す模式図である。 実施の形態２における漏れ判定の処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 燃料タンク
１２ 燃料計
１４ タンク内圧センサ
３０ ポンプモジュール
４０ ＥＣＵ

Claims (5)

1. 燃料タンクを含む密閉空間に負圧を導入する負圧導入手段と、
   前記負圧を導入した際の前記密閉空間における圧力値を検出する圧力検出手段と、
   前記圧力値と、物理モデルから求めた理論上の圧力推移における基準圧力とを比較する比較手段と、
   前記圧力値が前記基準圧力よりも大きい場合に、前記密閉空間に漏れが生じていると判定する異常判定手段と、
   を備えたことを特徴とする燃料処理システムの異常検出装置。
2. 前記理論上の圧力推移は、所定の漏れ孔が生じている前記密閉空間に前記負圧を導入した場合に、前記密閉空間内で発生する圧力の推移を前記物理モデルから算出したものであることを特徴とする請求項１記載の燃料処理システムの異常検出装置。
3. 前記比較手段は、前記圧力検出手段で検出した前記圧力値が定常値に達する以前の所定のタイミングで、前記圧力値と前記理論上の圧力推移における前記基準圧力とを比較することを特徴とする請求項１又は２記載の燃料処理システムの異常検出装置。
4. 前記比較手段は、所定の時間間隔で前記圧力検出手段で検出した前記圧力値と前記理論上の圧力推移における前記基準圧力との比較を複数回行い、
   前記異常判定手段は、前記比較手段における複数回の比較の結果、前記圧力値が前記基準圧力よりも大きい場合が所定回数以上である場合に、前記密閉空間に漏れが生じていると判定することを特徴とする請求項３記載の燃料処理システムの異常検出装置。
5. 前記物理モデルから前記圧力推移を算出する圧力推移算出手段を備え、
   前記圧力推移算出手段は、前記燃料タンク内の残留燃料量から求めた前記密閉空間内の容積を用いて前記圧力推移を算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の燃料処理システムの異常検出装置。

Images