JP2007009891A - 車両の燃料系リーク診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 給油に伴ってリーク診断結果の信頼性が大きく低下することを防止する。
【解決手段】 燃料タンク内を含む診断エリアにおけるリークの有無を、エンジン停止後の圧力変化に基づいて診断する。ここで、燃料タンクの給油キャップが開かれると、圧力検出値のサンプリング及びサンプリング結果に基づくリーク診断を禁止し、給油キャップが閉じられると、前記禁止状態をキャンセルし、圧力検出値のサンプリング及びサンプリング結果に基づくリーク診断を許可する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、燃料タンク内を含む診断エリアにおけるリークの有無を診断する車両の燃料系リーク診断装置に関する。

特許文献１には、エンジン停止中に所定の圧力変化が得られるか否かに基づいて、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システムが開示されている。
米国特許第５２６３４６２号

ところで、リーク診断を行うエリアに燃料タンク内が含まれる場合に、診断中に燃料タンクへの給油が行われると、リーク発生とは無関係な圧力変化やリーク診断に影響を与える温度変化が診断エリア内に生じ、これによって、リーク診断の精度が大きく低下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、給油に伴ってリーク診断結果の信頼性が大きく低下することを防止できる車両の燃料系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記載の発明に係る車両の燃料系リーク診断装置は、燃料タンクへの給油状態において、前記燃料タンク内を含む診断エリアにおけるリーク診断の処理を禁止する。
かかる構成によると、フューエルフィラーリッド及び給油キャップを開いた状態で行われる燃料タンクへの給油時において、リーク診断の処理（例えば、圧力検出値の周期的なサンプリングなど）を禁止する。

従って、給油が行われることでリーク発生が誤診断されることを防止でき、また、無用なリーク診断処理が禁止されることで、エンジン停止中の消費電力の節約を図ることが可能となる。
請求項２記載の発明では、給油状態が解消されてからエンジンが再始動されるまでの間、リーク診断の処理を継続して禁止する構成とした。

かかる構成によると、給油完了後も直ぐにはリーク診断の処理を再開させず、エンジンが再始動されてからリーク診断処理を許可する。
従って、給油完了後からエンジンが再始動されるまでの一般に短い時間内で、診断を完了できないのにリーク診断処理が無用に再開されてしまうことを回避できる。
請求項３記載の発明では、フューエルフィラーリッド及び／又は燃料タンクの給油キャップの開放に基づいて給油状態を判断する構成とした。

かかる構成によると、フューエルフィラーリッド及び／又は燃料タンクの給油キャップが開放されているか否かに基づいて、給油が行われ得る状態であるか否かを判断し、給油が行われ得る状態ではリーク診断処理を禁止する。
従って、フューエルフィラーリッド及び給油キャップの開放を前提として行われることになる給油を的確に判断して、リーク診断処理を禁止することができ、給油に伴うリークの誤診断を確実に防止できる。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
実施形態における車両用エンジンのシステム構成を図１に示す。
図１において、エンジン１はガソリン内燃機関であり、スロットルバルブ２及び吸気バルブ３を介して燃焼室４内に空気が吸引される一方、燃料噴射弁５から燃料が噴射されることで、燃焼室４内に混合気が形成される。

前記燃焼室４内の混合気は、点火プラグ６による火花点火によって着火燃焼し、燃焼排気は排気バルブ７を介して燃焼室４内から排出される。
前記燃料噴射弁５には、エンジン１と共に車両に搭載される燃料タンク１０内の燃料（ガソリン）が供給される。
前記燃料タンク１０内には、燃料ポンプ１１が設置されており、該燃料ポンプ１１によって吸引された燃料が、図示省略した燃料供給管を介して前記燃料噴射弁５に供給される。

また、前記燃料タンク１０には、タンク内の圧力が異常な高圧になったときに圧力を抜くための機械式バルブ２５や、燃料の満タン時に閉となってタンク内を閉塞する機械式バルブ２６などが設けられている。
前記燃料噴射弁５による燃料噴射及び点火プラグ６による点火は、エンジン・コントロール・モジュール（以下、ＥＣＭという）１２によって制御される。

前記ＥＣＭ１２は、マイクロコンピュータを含んで構成され、各種センサからの検出信号を入力し、前記検出信号に基づく演算処理によって、燃料噴射時期・燃料噴射量を決定し、噴射制御信号を前記燃料噴射弁５に出力し、また、点火時期を決定し、点火制御信号をイグニッションコイルの通電を制御するパワートランジスタに出力する。
前記各種センサとしては、スロットルバルブ２の上流側でエンジン１の吸入空気量を検出するエアフローメータ（ＡＦＭ）３１、クランク軸の回転角を検出するクランク角センサ３２などが設けられている。

また、前記燃料タンク１０にて発生した燃料蒸気を処理するための蒸発燃料処理装置１５が設けられている。
前記蒸発燃料処理装置１５は、燃料タンク１０にて発生した燃料蒸気を、燃料蒸気導入路１６を介してキャニスタ１７内の吸着材（活性炭）に一旦吸着させて捕集し、前記キャニスタ１７から脱離させた燃料蒸気を、パージ通路１８を介してエンジン１のスロットルバルブ２下流側の吸気通路に供給するものである。

前記キャニスタ１７には、新気導入口１７ａが形成されており、パージ通路１８を介してエンジン１の吸入負圧がキャニスタ１７に作用すると、前記新気導入口１７ａから導入される新気によってキャニスタ１７に吸着されていた燃料蒸気が脱離され、この脱離した燃料蒸気は前記パージ通路１８を介してエンジン１に供給されて燃焼する。
前記パージ通路１８には、パージ制御弁１９が介装されており、該パージ制御弁１９の開度によってパージ流量が制御される。

また、前記新気導入口１７ａには、大気開放弁２０が介装されており、パージを行う場合には、大気開放弁２０を開制御し、パージ制御弁１９の開度を調整することによってパージが行われる。
前記パージ制御弁１９及び前記大気開放弁２０の閉状態では、燃料タンク１０，燃料蒸気導入路１６，キャニスタ１７，パージ制御弁１９上流のパージ通路１８を含むエリアが閉塞されることになり、該閉塞エリアにおける圧力（タンク内圧力）を検出するための圧力センサ２１が設けられている。

前記燃料ポンプ１１，パージ制御弁１９，大気開放弁２０は、燃料系コントロールモジュール（以下、ＦＣＭという）２２によって制御される。
前記ＦＣＭ２２は、マイクロコンピュータを含んで構成されると共に、前記ＥＣＭ１２と相互通信可能に構成され、前記圧力センサ２１の検出信号を入力すると共に、燃料レベルゲージ２３の検出信号や、燃料タンク１０の給油口の給油キャップ２７（又はフューエルフィラーリッド２８）の開閉状態を検出する開閉スイッチ２４の信号や、燃料タンク１０内の燃料温度を検出する燃温センサ３０の検出信号を入力する。

そして、前記ＦＣＭ２２は、エンジン運転中に、前記ＥＣＭ１２からのパージ要求信号を受けて前記パージ制御弁１９及び大気開放弁２０を制御してパージ処理を行うと共に、燃料ポンプ１１の駆動制御を行う一方、エンジン停止中に、前記パージ制御弁１９及び大気開放弁２０を閉状態で、圧力センサ２１の検出結果から前記閉塞エリア（圧力検出エリア）におけるリークの診断を行う。

前記リーク診断は、前記パージ制御弁１９及び前記大気開放弁２０によって閉塞されるエリア内の圧力が、エンジン停止後に上昇するときの上昇特性が、そのときの燃料温度に見合った特性であるか否かに基づいて行われる。
但し、リーク診断方法を上記のものに限定するものではなく、燃料タンク１０内を含む閉塞された診断エリアにおけるリークの有無を、タンク内の圧力に基づいて診断する構成であれば、公知の種々の診断方法を適宜採用できる。

前記リーク診断においては、エンジン停止後に圧力センサ２１の検出信号を所定周期でＡ／Ｄ変換してサンプリングし、このサンプリングデータから圧力の上昇速度や圧力の到達レベルを検出し、そのときの燃料温度，燃料残量に基づく判定値と比較して、リークの有無を診断する。
尚、前記リーク診断を含むエンジン停止中における各種制御のために、前記ＦＣＭ２２には、イグニッションスイッチのＯＦＦ後も、バッテリ電源が供給され続けるようになっている。

ところで、前記リーク診断中（圧力検出値のサンプリング中）に、給油キャップ２７が開かれて給油が行われると、タンク内（診断エリア内）の状態（圧力・温度）が影響を受け、リーク診断の精度が低下する。
そこで、前記ＦＣＭ２２は、図２のフローチャートに示すようにして、リーク診断を禁止する処理を行うようにプログラムされている。

図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１では、開閉スイッチ２４の信号に基づいて給油キャップ２７（又はフューエルフィラーリッド２８）が開放状態であるか否かを判断する。
ここで、給油キャップ２７及びフューエルフィラーリッド２８が共に開放状態であるか否かを判断させても良い。

ステップＳ１で、給油キャップ２７が開放状態（給油状態）であると判断されると、ステップＳ２へ進み、リーク診断のための検出信号（圧力検出信号，温度検出信号）のサンプリング処理を禁止する処理を行う。
前記サンプリング処理の禁止は、Ａ／Ｄ変換して読み込んだ検出データの演算処理や記憶を禁止するものである。

このとき同時に、省電力状態に切り換えるべく、リーク診断のための検出信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器への電源供給を遮断して動作を停止させ、Ａ／Ｄ変換器による電力消費を節約する。
また、ＦＣＭ２２がリーク診断以外の制御動作を行わない場合に、ＦＣＭ２２に含まれるマイコンを、クロック周波数の低下などにより低消費電力モードに移行させることができる。

次のステップＳ３では、リーク診断を禁止して、サンプリング済のデータに基づくリークの有無の判断を禁止し、また、リーク診断のための各種制御動作（バルブの閉制御等）を禁止する。
一方、ステップＳ１で給油キャップ２７（又はフューエルフィラーリッド２８）が閉じられている（給油状態が解消されている）と判断されると、ステップＳ４へ進み、リーク診断のための検出信号（圧力検出信号，温度検出信号）のサンプリング処理を許可する設定を行い、次のステップＳ５では、リーク診断を許可して、サンプリング済のデータに基づくリーク診断を許可し、また、リーク診断のための各種制御動作を許可する。

検出信号のサンプリング処理及びリーク診断が許可されることで、リーク診断要求があれば、圧力検出信号，温度検出信号の演算・記憶処理及びリーク診断が通常に行われる。
上記のように、給油が行われるときに、リーク診断のための検出信号のサンプリング及びリーク診断を禁止すれば、給油に伴ってタンク内（診断エリア内）の状態（圧力・温度）が変化し、これによってリーク診断の精度が大きく低下し、リーク発生が誤診断されることを回避できる。

また、サンプリングを禁止したときに、Ａ／Ｄ変換器の動作を停止させることで、消費電力の節約を図れ、エンジン停止中のバッテリ消耗を抑制できる。
図３のフローチャートは、リーク診断の禁止処理の第２実施形態を示す。
図３のフローチャートに示す第２実施形態では、給油キャップ２７の開放に基づく検出信号のサンプリング禁止及び診断処理の禁止を、給油キャップ２７が閉じられた後にエンジンが再始動されたときにキャンセルすることを特徴とする。

即ち、ステップＳ１１で給油キャップ２７（又はフューエルフィラーリッド２８）の開放を判断すると、ステップＳ１２へ進んで、検出信号のサンプリング処理を禁止し、ステップＳ１３でリーク診断を禁止することは、前記ステップＳ１〜３と同様である。
一方、ステップＳ１１で給油キャップ２７（又はフューエルフィラーリッド２８）が閉じられていると判断されると、ステップＳ１４へ進んで、エンジンが始動されているか否かを判断する。

そして、エンジンが始動されていない場合には、そのまま本ルーチンを終了させることで、検出信号のサンプリング禁止及び診断処理の禁止がそのまま継続されるようにする。
従って、エンジン停止中に給油が行われると、給油中（給油キャップ２７の開状態）において検出信号のサンプリング及び診断処理が禁止され、更に、給油が完了してもその後エンジンが再始動されるまで、検出信号のサンプリング禁止及び診断処理の禁止が継続される。

一般的には、給油完了後は直ちにエンジンを再始動して移動することが多く、給油を行った場合にはその後に診断を実行して完了できる可能性が低いので、給油状態における検出信号のサンプリング禁止及び診断処理の禁止をそのまま継続させる。
そして、給油後にエンジンが再始動されると、ステップＳ１４からステップＳ１５へ進み、リーク診断のための検出信号のサンプリング処理を許可する設定を行い（サンプリング禁止をキャンセルし）、次のステップＳ１６では、リーク診断を許可する設定を行う（リーク診断の禁止をキャンセルする）。

上記実施形態によると、給油後からエンジンが再始動されるまでの、診断を完了させることができない短い時間に、無駄に検出信号のサンプリングがなされてしまうことを回避できる。
図４のフローチャートは、リーク診断の禁止処理の第３実施形態を示す。
この第３実施形態は、給油キャップ２７（又はフューエルフィラーリッド２８）の開放に対する、検出信号のサンプリング禁止及び診断禁止の実行に、遅延時間を設定したことを特徴とする。

ステップＳ２１では、給油キャップ２７（又はフューエルフィラーリッド２８）の開放を判断し、閉じられている場合には、ステップＳ２２へ進んで、タイマｔを初期化（０にリセット）する。
一方、給油キャップ２７（又はフューエルフィラーリッド２８）が開放されると、ステップＳ２３へ進んで、前記タイマｔをカウントアップする。

ステップＳ２４では、再度給油キャップ２７（又はフューエルフィラーリッド２８）が開放されているか否かを判断する。
そして、給油キャップ２７（又はフューエルフィラーリッド２８）が開いている場合には、ステップＳ２５へ進んで前記タイマｔによる計測時間と判定値とを比較する。
ここで、前記タイマｔによる計測時間が判定値よりも短い場合には、たとえ給油キャップ２７（又はフューエルフィラーリッド２８）が開いていても、検出信号のサンプリング及び診断を禁止することなく、本ルーチンをそのまま終了させる。

一方、前記タイマｔによる計測時間が判定値以上になった場合、換言すれば、給油キャップ２７（又はフューエルフィラーリッド２８）が判定値以上の時間継続して開いている場合には、ステップＳ２６へ進んで検出信号のサンプリングを禁止し、次のステップＳ２７ではリーク診断を禁止する。
また、ステップＳ２４で給油キャップ２７（又はフューエルフィラーリッド２８）が閉じられたと判断されると、ステップＳ２８へ進んで、検出信号のサンプリングを許可し、更に、ステップＳ２９で、リーク診断を許可する。

上記のように、給油キャップ２７（又はフューエルフィラーリッド２８）の開放に伴って直ちに検出信号のサンプリング及びリーク診断を禁止するのではなく、開放状態がある程度の時間が継続してから禁止処置を実行させることで、診断に大きく影響しない範囲で検出信号のサンプリング等をなるべく継続させることができ、診断の機会を確保できる。
また、図５のフローチャートは、リーク診断の禁止処理の第４実施形態を示すものであり、この第４実施形態では、第３実施形態と同様に、給油キャップ２７（又はフューエルフィラーリッド２８）の開放状態がある程度の時間が継続してから禁止処置を実行すると共に、第２実施形態と同様に、エンジンが再始動されるまで禁止措置を継続させることを特徴とする。

ステップＳ３１では、給油キャップ２７（又はフューエルフィラーリッド２８）の開放を判断し、閉じられている場合には、ステップＳ３２へ進んで、タイマｔを初期化（０にリセット）する。
一方、給油キャップ２７（又はフューエルフィラーリッド２８）が開放されると、ステップＳ３３へ進んで、前記タイマｔをカウントアップする。

ステップＳ３４では、再度給油キャップ２７（又はフューエルフィラーリッド２８）が開放されているか否かを判断する。
そして、給油キャップ２７（又はフューエルフィラーリッド２８）が開いている場合には、ステップＳ３５へ進んで前記タイマｔによる計測時間と判定値とを比較する。
ここで、前記タイマｔによる計測時間が判定値よりも短い場合には、たとえ給油キャップ２７（又はフューエルフィラーリッド２８）が開いていても、検出信号のサンプリング及び診断を禁止することなく、本ルーチンをそのまま終了させる。

一方、前記タイマｔによる計測時間が判定値以上になった場合、換言すれば、給油キャップ２７（又はフューエルフィラーリッド２８）が判定値以上の時間継続して開いている場合には、ステップＳ３６へ進んで検出信号のサンプリングを禁止し、次のステップＳ３７ではリーク診断を禁止する。
また、ステップＳ３４で給油キャップ２７（又はフューエルフィラーリッド２８）が閉じられたと判断されると、ステップＳ３８へ進んで、エンジンが始動されているか否かを判断する。

ここで、エンジンが始動されていない場合には、そのまま本ルーチンを終了させることで、検出信号のサンプリング及びリーク診断が禁止されている場合には、その状態を保持させる。
一方、ステップＳ３８でエンジンが始動されていると判断されると、ステップＳ３９へ進んで、検出信号のサンプリングを許可する設定を行い、次のステップＳ４０では、リーク診断を許可する設定を行う。

上記実施形態によると、診断に大きく影響しない範囲でサンプリング等をなるべく継続させることができ、診断の機会を確保できる一方、給油後に無駄に検出信号のサンプリングが行われることを防止できる。
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
（イ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両の燃料系リーク診断装置において、
前記リーク診断の処理が禁止されるときに、省電力状態に切り換ることを特徴とする車両の燃料系リーク診断装置。

かかる構成によると、エンジン停止中のリーク診断のために必要とされる電力消費を節約して、バッテリ消耗を抑制できる。
（ロ）請求項（イ）記載の車両の燃料系リーク診断装置において、
リーク診断に用いるセンサからの検出信号のＡ／Ｄ変換を停止させることで、省電力状態に切り換ることを特徴とする車両の燃料系リーク診断装置。

かかる構成によると、リーク診断の禁止状態では不要なＡ／Ｄ変換動作を停止させて、エンジン停止中における電力消費を節約できる。
（ハ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両の燃料系リーク診断装置において、
前記禁止されるリーク診断の処理として、リーク診断に用いるセンサからの検出信号のサンプリングが含まれることを特徴とする車両の燃料系リーク診断装置。

かかる構成によると、給油に影響されて変化した検出信号がサンプリングされて、リークの有無が誤診断されることが回避される。
（ニ）請求項３記載の車両の燃料系リーク診断装置において、
前記フューエルフィラーリッド及び／又は前記給油キャップの開放に対する、前記リーク診断処理の禁止に遅延時間を設定したことを特徴とする車両の燃料系リーク診断装置。

かかる構成によると、給油状態が所定時間継続してからリーク診断処理の禁止を行わせることで、過剰にリーク診断処理が禁止されることで、診断機会が低下することを防止する。
（ホ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両の燃料系リーク診断装置において、
前記リーク診断が前記診断エリアにおける圧力及び／又は温度の検出値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車両の燃料系リーク診断装置。

かかる構成によると、給油に伴って診断エリア内の圧力・温度が影響を受け、該圧力・温度に基づきリークの有無が誤診断されることが防止される。

実施形態におけるエンジンのシステム図。 実施形態におけるリーク診断の禁止処理の第１実施形態を示すフローチャート。 実施形態におけるリーク診断の禁止処理の第２実施形態を示すフローチャート。 実施形態におけるリーク診断の禁止処理の第３実施形態を示すフローチャート。 実施形態におけるリーク診断の禁止処理の第４実施形態を示すフローチャート。

符号の説明

１…エンジン、１０…燃料タンク、１１…燃料ポンプ、１２…エンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ）、１５…蒸発燃料処理装置、１６…燃料蒸気導入路、１７…キャニスタ、１７ａ…新気導入口、１８…パージ通路、１９…パージ制御弁、２０…大気開放弁、２４…開閉スイッチ、２２…燃料系コントロールモジュール（ＦＣＭ）、２７…給油キャップ、２８…フューエルフィラーリッド、３０…燃温センサ

Claims (3)

1. 燃料タンク内を含む診断エリアにおけるリークの有無を診断する車両の燃料系リーク診断装置であって、
   前記燃料タンクへの給油状態において前記リーク診断の処理を禁止することを特徴とする車両の燃料系リーク診断装置。
2. 前記給油状態が解消されてからエンジンが再始動されるまでの間、前記リーク診断の処理を継続して禁止することを特徴とする請求項１記載の車両の燃料系リーク診断装置。
3. フューエルフィラーリッド及び／又は前記燃料タンクの給油キャップの開放に基づいて給油状態を判断することを特徴とする請求項１又は２記載の車両の燃料系リーク診断装置。

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