JP2007064117A - 蒸発燃料処理システムの故障診断装置及び故障診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料タンクの孔明き等の故障が発生している場合に、その孔の大きさを正確に認識し、特に、孔の大きさが比較的大きいことを正確に認識可能とする蒸発燃料処理システムの故障診断装置及び故障診断方法を提供する。
【解決手段】 エンジンの運転中に、ＯＢＤ用ポンプモジュール１７の切り替え弁を大気開放状態とし且つパージＶＳＶ１４ａを閉鎖する状態と、切り替え弁１７ｆを大気遮断状態とし且つパージＶＳＶ１４ａを開放する状態とを所定時間毎に交互に切り換え、その切り換え動作に伴う系内の圧力変化をシステム内圧センサによって検知する。検知した圧力変化を微分処理し、その微分値が所定の閾値を越えているか否かによってキャニスタ１１や燃料タンク３に孔明き等の故障が発生しているか否かを判断する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料タンク（例えば自動車用燃料タンク）内で発生する蒸発燃料を処理するためのシステム（所謂キャニスタシステム）に備えられた故障診断装置及びその故障診断装置によって実行される故障診断方法に係る。特に、本発明は、燃料タンク等に生じている孔明きや亀裂やシール不良等（以下、これらを「故障」と呼ぶ）を正確に検出するための改良に関する。

従来より、自動車用エンジンの燃料供給系には、燃料タンク内で発生した蒸発燃料が大気中に放出されることを防止するためのキャニスタシステム（蒸発燃料処理システム）が備えられている。この種のキャニスタシステムでは、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を一時的にチャコールキャニスタ（以下、単にキャニスタという）に吸着保持しておき、所定のパージ条件が成立すると、エンジン吸気系の吸入負圧によってキャニスタ内の蒸発燃料をエンジンの吸気管に導入（パージ）するようになっている（例えば、下記の特許文献１を参照）。

この特許文献１に開示されているキャニスタシステムは、燃料タンクとキャニスタとを接続するベーパ配管、キャニスタとエンジンの吸気管とを接続するパージ配管、キャニスタ内を大気に連通させる大気導入配管を備えている。

また、上記パージ配管には、吸気管への蒸発燃料の流量を制御するための電動弁で成るパージ制御弁（以下、パージＶＳＶ（Ｖａｃｕｕｍ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｖａｌｖｅ）という）が備えられている。更に、大気導入配管にはＯＢＤ用ポンプモジュールが備えられている。このＯＢＤ用ポンプモジュールは、キャニスタ内への大気圧の導入／非導入を切り替える切り替え弁（以下、ＣＣＶ（Ｃａｎｉｓｔｅｒ Ｃｌｏｓｅｄ Ｖａｌｖｅ）という）と、故障診断時等においてキャニスタシステム内に負圧を作用させるための電動ポンプとを備えている。

そして、上記パージＶＳＶ及びＣＣＶの開閉制御としては、エンジン停止中や給油中は、パージＶＳＶを閉状態にする一方、ＣＣＶを開状態にする。これにより、キャニスタ内圧を大気圧にし、燃料タンク内とキャニスタ内との圧力差により燃料タンク内の蒸発燃料をキャニスタに導入可能とする。また、エンジン運転中には、ＣＣＶを開状態にしながらパージ条件の成立に伴いパージＶＳＶの開閉制御動作を行う。これにより、キャニスタ内と吸気管内との圧力差によりキャニスタ内の蒸発燃料を吸気管に導入する。尚、ＣＣＶを閉状態にするタイミングとしては、例えば後述する故障診断動作の実行時などが挙げられる。

ところで、この種のキャニスタシステムにおいて、燃料タンクやキャニスタ等に孔明きや亀裂やシール不良といった故障が生じている場合には、その故障発生箇所から蒸発燃料が外部に漏れ出てしまう。また、自動車製造工程における配管の誤組み付け等がある場合にも蒸発燃料が漏れ出てしまう可能性がある。

このため、この種のキャニスタシステムにおいては、これら蒸発燃料の漏れ原因となる箇所の存在を速やかに発見することが重要である。

この故障発見のための従来の一般的な手法として、以下の特許文献２に開示されている故障診断動作が行われている。この特許文献２に開示されている故障診断動作は、先ず、上記燃料タンク及びキャニスタを含む系内を外気から遮断した状態（例えば上記ＣＣＶの閉状態）でこの系内に負圧（エンジン吸気系の吸入負圧）を導入する。そして、系内が所定負圧に達した時点で負圧の導入を停止（上記パージＶＳＶの閉鎖によって系内を密閉）し、その後の系内圧力の変化を圧力センサによって監視する。このとき、上記故障が生じている場合には系内圧力が大気圧付近まで上昇する一方、故障が生じていない場合には系内圧力の負圧状態が維持されるかまたは系内圧力の上昇は僅かとなる。このため、この系内圧力の変化を監視することで故障診断が可能になる。このように、特許文献２に開示されている故障診断動作は、エンジン吸気系の吸入負圧を利用するもの、つまり、エンジン運転中に故障診断を行うものである。

一方、エンジンの停止中であっても故障診断を可能とするものとしては下記の特許文献３に開示されている故障診断動作がある。この特許文献３では、上記大気導入配管に、負圧ポンプを有するリークチェックモジュールを備えさせ、上記負圧ポンプの上流側に大気導入配管をバイパス可能とするバイパス通路を設け、更に、このバイパス通路に基準リーク孔（直径０．５ｍｍの孔）に相当する基準オリフィスを備えさせている。そして、先ず、バイパス通路を大気に連通させた状態で負圧ポンプによって基準オリフィスに負圧を作用させ、そのときに検知された負圧ポンプ吸入側圧力を基準圧力（直径０．５ｍｍの孔が存在する場合の圧力）として記憶する。その後、負圧ポンプ吸入側を燃料タンクに連通させた状態で燃料タンク内に負圧ポンプにより負圧を作用させ、このときの負圧ポンプ吸入側圧力を上記記憶された圧力と比較する。これにより、燃料タンクに孔明き等の故障が生じているか否かを判断するようにしている。
特開２００４−１５６４９５号公報 特開２００３−２８００９号公報 特開２００４−３０１０２７号公報

しかしながら、これまでの故障診断動作では、燃料タンクに孔明きが発生している場合に、その孔の大きさまでをも正確に認識することが困難であった。例えば、燃料タンクに比較的小さな孔（例えば直径０．２ｍｍ程度）が明いている場合には、早急なメンテナンスは特に必要なく、自動車を整備工場まで走行させることを許容してもよいが、燃料タンクに比較的大きな孔（例えば直径１．０ｍｍ程度）が明いている場合には、早急なメンテナンスが必要であり、そのことをドライバに警告することも必要になってくる。

また、上記故障の診断精度に関する法規制も、比較的小さな孔と大きな孔とでは規準が異なっているため、この点からも、燃料タンクに孔明きが発生している場合に、その孔の大きさを正確に認識したいといった要求は大きい。つまり、法規制では、比較的小さな孔に対する規準（孔明き検知の精度）は低い（緩い）のに対し、比較的大きな孔に対する規準（孔明き検知の精度）は高い（厳しい）ものとなっている。この場合、小さな孔と大きな孔とを識別できなければ、小さい孔に対しても、上記大きな孔に対する規準をクリアできるように非常に高い診断精度が要求され、その結果、診断装置のコストの高騰を招くことになる。このため、各規準それぞれを個別にクリアできるように、孔の大きさを正確に認識できることが望ましい。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、燃料タンクの孔明き等の故障が発生している場合に、その孔の大きさを正確に認識し、特に、孔の大きさが比較的大きいことを正確に認識可能とする蒸発燃料処理システムの故障診断装置及び故障診断方法を提供することにある。

−課題の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決手段は、内燃機関の運転中に蒸発燃料処理システム内に内燃機関の吸入負圧を導入する状態と大気圧を導入する状態とを交互に切り換え、それに伴うシステム内の圧力変動に基づいて燃料タンクの孔明き等の故障が生じているか否かを判断するようにしている。

−解決手段−
具体的に、本発明は、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を内燃機関の吸気系に導入するための蒸発燃料導入経路と、この蒸発燃料導入経路を大気に連通させる状態と非連通とする状態とに切り替え可能な大気側開閉弁と、上記蒸発燃料を内燃機関の吸気系に導入する際に開放するパージ制御弁とを備えた蒸発燃料処理システムの故障を診断する故障診断装置を前提とする。この故障診断装置に対し、上記大気側開閉弁を開放し且つパージ制御弁を閉鎖する状態と、大気側開閉弁を閉鎖し且つパージ制御弁を開放する状態とを交互に切り換え、その切り換え動作に伴う蒸発燃料処理システム内部の圧力変化に基づいてこの蒸発燃料処理システムにおける孔明き等の故障の有無を診断する診断手段を備えさせている。

この特定事項により、診断手段による故障診断動作において、大気側開閉弁を開放し且つパージ制御弁を閉鎖する状態では蒸発燃料処理システム内部に大気圧が導入される一方、大気側開閉弁を閉鎖し且つパージ制御弁を開放する状態では蒸発燃料処理システム内部に内燃機関の吸入負圧が作用することになる。この２つの状態を交互に切り換えながら蒸発燃料処理システム内部の圧力変化を検知して孔明き等の故障の有無を診断するようにしている。つまり、孔明き等の故障が発生していない場合には、上記切り換え動作に伴うシステム内部の圧力変化は急激であるのに対し、孔明き等の故障が発生している場合には、上記切り換え動作を行っても系内の圧力変化は緩慢となる。この差を認識することにより、蒸発燃料処理システムにおける孔明き等の故障の有無を診断することが可能になる。

上記故障の有無を判断するためのより具体的な構成としては以下のものが挙げられる。先ず、大気側開閉弁を開放し且つパージ制御弁を閉鎖する状態と、大気側開閉弁を閉鎖し且つパージ制御弁を開放する状態とを交互に切り換え、その切り換え動作に伴う蒸発燃料処理システム内部の圧力変化を微分処理することにより圧力変化勾配を求め、この圧力変化勾配が所定の閾値を越えなかった際に蒸発燃料処理システムに孔明き等の故障が発生していると診断するといったものである。

また、他の手法として、大気側開閉弁を開放し且つパージ制御弁を閉鎖する状態と、大気側開閉弁を閉鎖し且つパージ制御弁を開放する状態とを切り換える動作を複数回に亘って繰り返し、その切り換え動作に伴う蒸発燃料処理システム内部の圧力変化を微分処理することにより圧力変化勾配を求め、この圧力変化勾配が所定の閾値を上回った回数が所定回数に達しなかった場合に蒸発燃料処理システムに孔明き等の故障が発生していると診断するといったものである。

これらの特定事項により、上記閾値を適切に設定することで、任意の孔径に対してその孔明きの有無を判断することが可能になる。つまり、この閾値として、直径１ｍｍの孔明きが生じている際の圧力変動状況に応じた値として予め設定しておけば（例えばベンチテストなどのデータに基づいて閾値を設定する）、この閾値と実際に検知された圧力変化に基づいて得られた微分値とを比較することにより、蒸発燃料処理システムに直径１ｍｍを越える孔明きが生じているか否かを判断することが可能になる。その結果、早急なメンテナンスが必要な状況であるのか否かを迅速に判断することができ、故障の発生状況（孔の大きさ）に応じた対応が可能になる。例えば、自動車を整備工場まで走行させることを許容できる程度の故障であるのか、早急なメンテナンスが必要でありドライバに警告を要する故障であるのかを判別することが可能になる。また、孔の大きさを正確に認識できるため、比較的小さな孔に対する法規制上の規準（孔明き検知の精度）と比較的大きな孔に対する法規制上の規準とをそれぞれ個別にクリアすることが可能になり、故障診断装置のコストの低廉化を図ることもできる。

また、上述のような微分処理によって診断を可能にしたことにより、圧力変動をデジタル信号で扱うことが可能になるため、簡易なデジタル回路でシステムの故障診断が可能になり、故障診断のための構成の簡略化が図れる。

本発明に係る故障診断装置が適用される上記蒸発燃料処理システムの具体構成としては以下のものが挙げられる。つまり、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を一時的に吸着保持するキャニスタを備えていると共に、燃料タンクとキャニスタとを接続するベーパ配管、キャニスタと内燃機関の吸気系とを接続するパージ配管、キャニスタ内を大気に連通させる大気導入配管を備えており、大気側開閉弁は大気導入配管に、パージ制御弁はパージ配管にそれぞれ設けられたものである。

このような構成の蒸発燃料処理システムに故障診断装置を適用した場合、燃料タンクやキャニスタに孔明き等の故障が生じている場合ばかりでなく、ベーパ配管、パージ配管のうちキャニスタとパージ制御弁との間、大気導入配管のうちキャニスタと大気側開閉弁との間に孔明き等の故障が生じている場合にも故障検知が可能である。

尚、上述した故障診断装置によって実行される故障診断方法も本発明の技術的思想の範疇である。具体的には、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を内燃機関の吸気系に導入するための蒸発燃料導入経路と、この蒸発燃料導入経路を大気に連通させる状態と非連通とする状態とに切り替え可能な大気側開閉弁と、上記蒸発燃料を内燃機関の吸気系に導入する際に開放するパージ制御弁とを備えた蒸発燃料処理システムの故障を診断する故障診断方法を前提とする。この故障診断方法に対し、上記大気側開閉弁を開放し且つパージ制御弁を閉鎖する状態と、大気側開閉弁を閉鎖し且つパージ制御弁を開放する状態とを交互に切り換え、その切り換え動作に伴う蒸発燃料処理システム内部の圧力変化を微分処理することにより圧力変化勾配を求め、この圧力変化勾配が所定の閾値を越えなかった際に蒸発燃料処理システムに孔明き等の故障が発生していると診断するようにしている。

また、他の故障診断方法として、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を内燃機関の吸気系に導入するための蒸発燃料導入経路と、この蒸発燃料導入経路を大気に連通させる状態と非連通とする状態とに切り替え可能な大気側開閉弁と、上記蒸発燃料を内燃機関の吸気系に導入する際に開放するパージ制御弁とを備えた蒸発燃料処理システムの故障を診断する故障診断方法を前提とする。この故障診断方法に対し、上記大気側開閉弁を開放し且つパージ制御弁を閉鎖する状態と、大気側開閉弁を閉鎖し且つパージ制御弁を開放する状態とを切り換える動作を複数回に亘って繰り返し、その切り換え動作に伴う蒸発燃料処理システム内部の圧力変化を微分処理することにより圧力変化勾配を求め、この圧力変化勾配が所定の閾値を上回った回数が所定回数に達しなかった場合に蒸発燃料処理システムに孔明き等の故障が発生していると診断するようにしている。

本発明では、内燃機関の運転中に蒸発燃料処理システム内に内燃機関の吸入負圧を導入する状態と大気圧を導入する状態とを交互に切り換え、それに伴うシステム内の圧力変動に基づいて燃料タンクの孔明き等の故障が生じているか否かを判断するようにしている。このため、上記故障が発生している場合に、その孔の大きさを正確に認識し、特に、孔の大きさが比較的大きいことを正確に認識することが可能である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、蒸発燃料処理システムとして燃料タンクとキャニスタとを常時連通させる開放式のキャニスタシステムに本発明を適用した場合について説明する。

図１は、本実施形態に係るキャニスタシステム１及びこのキャニスタシステム１が接続するエンジンの吸気系２の概略構成を示す図である。

−吸気系２及び燃料タンク３の構成−
この図１に示すように、エンジン（内燃機関）の吸気系２は、吸気の流れ方向の上流側から順に、エアクリーナ２１、吸気管２２、サージタンク２３、インテークマニホールド２４を備えている。また、上記吸気管２２内にはスロットルバルブ２５が配設されていると共に、上記インテークマニホールド２４には燃料噴射弁（インジェクタ）２６が取り付けられている。

上記インジェクタ２６へ供給するための燃料を貯留している燃料タンク３は、例えば合成樹脂製であって、給油のための給油管３１が取り付けられている。この給油管３１の給油口３１ａにはフューエルキャップ３２が装着されている一方、燃料タンク内部側の開口３１ｂには逆止弁３３が設けられている。また、給油管３１における給油口３１ａ近傍位置と燃料タンク３内の上部空間Ｓとの間は循環配管３４によって接続されている。また、この燃料タンク３の内部にはフューエルポンプ３５が配設されており、このフューエルポンプ３５と上記インジェクタ２６との間が燃料供給管３６によって接続されている。これにより、フューエルポンプ３５の駆動に伴って圧送された燃料がインジェクタ２６から各燃焼室に向けて噴射供給されるようになっている。更に、この燃料タンク３の内部には、貯留している燃料の液面を検出するための液面センサ３９とが備えられている。

−キャニスタシステム１の構成−
キャニスタシステム１は蒸発燃料を回収するためのキャニスタ１１を備えている。このキャニスタ１１は、金属製または合成樹脂製の筒型の容器であり、その内部には活性炭等の吸着剤が充填されている。これにより、燃料タンク３内で発生した燃料蒸気を吸着剤が吸着することによって蒸発燃料が大気中に放出されることを防止している。また、このキャニスタ１１には、ベーパ通路を構成するベーパ配管１２、大気導入通路を構成する大気導入配管１３、パージ通路を構成するパージ配管１４がそれぞれ接続されている。以下、各配管について説明する。

ベーパ配管１２は、燃料タンク３内で発生する燃料蒸気をキャニスタ１１内に導入するためのものである。このベーパ配管１２の上流端は、燃料タンク３内の燃料液面よりも上方で開放されており、この開放端部にはＲＯＶ（Ｒｏｌｌ Ｏｖｅｒ Ｖａｌｖｅ）１５が設けられて液相燃料の浸入を防止している。

また、このベーパ配管１２には給油弁１６が設けられている。この給油弁１６は、その開閉に応じて、燃料タンク３とキャニスタ１１との間でのベーパの流通を選択的に許容／制限するものである。つまり、燃料タンク３内外の差圧が極端に増大したとき（例えば給油時）には、その給油弁１６が開弁されて燃料タンク３内に充満したベーパをキャニスタ１１側へと逃がすようにしている。これにより、燃料タンク３内外の差圧を低減して、燃料タンク３を保護している。より具体的に、給油弁１６は、ケーシング１６ａ内を、ベーパ配管１２の内部空間である圧力室１６ｂと背圧室１６ｃとに区画する可撓性のダイヤフラム１６ｄを有して構成されている。また、このダイヤフラム１６ｄには、ベーパ配管１２内部に向けて延びる遮断プレート１６ｅが備えられ、この遮断プレート１６ｅによってベーパ配管１２の流路が部分的に縮小（流路の直径を２ｍｍ程度に縮小）できるようになっている。更に、上記背圧室１６ｃには、ダイヤフラム１６ｄを圧力室１６ｂ側に向けて付勢するコイルスプリング１６ｆが収容されている。そして、圧力室１６ｂが燃料タンク３の内部に連通していると共に、背圧室１６ｃが後述するＯＢＤ用ポンプモジュール１７を介して外気に連通する構成となっている。これにより、上記圧力室１６ｂの内圧と背圧室１６ｃの内圧との差圧、すなわち燃料タンク３の内圧と外気の圧力（大気圧）との差圧によるダイヤフラム１６ｄの撓みを利用して、ベーパ配管１２を流れるベーパの流通を許容／制限するようになっている。例えば圧力室１６ｂの内圧が背圧室１６ｃの内圧よりも所定圧以上（コイルスプリング１６ｆの付勢力以上）高くなったときに給油弁１６を開弁させることで、上記のような給油時の燃料タンク３の内圧上昇を抑制できるようになっている。

大気導入配管１３は、キャニスタ１１内を大気に連通させるためのものであり、その一端は上記給油管３１の給油口３１ａ付近に設けられたフューエルリッド３７近傍で開放されている。また、この大気導入配管１３の途中にはＯＢＤ（Ｏｎ−Ｂｏａｄ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ）用ポンプモジュール（診断用モジュール）１７が設けられている。

図２に示すように、このＯＢＤ用ポンプモジュール１７は、キャニスタ１１の内部に連通するキャニスタ側通路１７ａと、大気に通じる大気側通路１７ｂとを備えている。大気側通路１７ｂには、電動ポンプ１７ｃ及び逆止弁１７ｄを備えるポンプ通路１７ｅが接続している。この電動ポンプ１７ｃは、キャニスタシステム１の故障診断時等において、このキャニスタシステム１内に負圧を導入するためのものである。また、このＯＢＤ用ポンプモジュール１７は、切り替え弁（ＣＣＶ：大気側開閉弁）１７ｆとバイパス通路１７ｇとを備えている。切り替え弁１７ｆは、非通電状態（図２（ａ）に示すＯＦＦ状態）でキャニスタ側通路１７ａを大気側通路１７ｂに連通させ、また、通電により図２（ｂ）に示すＯＮ状態となって、キャニスタ側通路１７ａをポンプ通路１７ｅに連通させるようになっている。また、バイパス通路１７ｇは、キャニスタ側通路１７ａとポンプ通路１７ｅとを連通させる通路であり、その途中には０．５ｍｍ径の基準オリフィス１７ｈを備えている。この基準オリフィス１７ｈは、例えばエンジン停止中にキャニスタシステム１の故障診断を行う際に、配管等に０．５ｍｍ径の孔が明いていると想定した場合の基準圧力値を求めるために利用される。更に、このＯＢＤ用ポンプモジュール１７には、ポンプモジュール圧力センサ１７ｉが組み込まれている。このポンプモジュール圧力センサ１７ｉにより、逆止弁１７ｄの切り替え弁１７ｆ側において、ポンプ通路１７ｅ内部の圧力を検出できるようになっている。このＯＢＤ用ポンプモジュール１７を使用したキャニスタシステム１の故障診断動作については後述する。

また、大気導入配管１３における上記ＯＢＤ用ポンプモジュール１７よりも大気開放側には大気防塵フィルタ１３ａが設けられている。

パージ配管１４は、キャニスタ１１内に吸着されている蒸発燃料を吸気管２２に導入するためのものであって、その一端はサージタンク２３の上流側に接続されている。このパージ配管１４の通路途中には開度調整可能な電動弁で成るパージＶＳＶ（パージ制御弁）１４ａが設けられている。このパージＶＳＶ１４ａは、通常は閉弁されており、エンジン運転中において所定のパージ条件が成立したタイミングで開弁し、これによって、吸気通路２２の負圧をキャニスタ１１内に作用させるようになっている。

つまり、キャニスタ１１内に蒸発燃料が吸着保持されている状態で、上記ＯＢＤ用ポンプモジュール１７の切り替え弁１７ｆをＯＦＦ状態にし、且つパージＶＳＶ１４ａを開放すると、キャニスタ１１内に吸気管２２内の負圧が作用し、また、キャニスタ１１内には大気導入配管１３から大気が導入され、キャニスタ１１内の蒸発燃料が、この大気と共にパージ配管１４を経て吸気管２２に導入されるようになっている。これにより蒸発燃料の処理が可能になっている。これらの構成により、上記ベーパ配管１２及びパージ配管１４によって、蒸発燃料を吸気系２に導入するための本発明でいう蒸発燃料導入経路が構成されている。

尚、上記パージＶＳＶ１４ａは、吸気管２２への蒸発燃料の流量を制御するための所謂ＶＳＶ（Ｖａｃｕｕｍ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｖａｌｖｅ）であって、デューティ制御されることにより開度調整されて吸気管２２への蒸発燃料の供給量を調整するようになっている。

また、本実施形態に係るキャニスタシステム１は、ＥＣＵ４を備えている。このＥＣＵ４は、車両の駐車中において経過時間を計数するためのソークタイマを内蔵している。また、ＥＣＵ４には、上述したＯＢＤ用ポンプモジュール１７の他に、リッドスイッチ４１及びリッドオープナー開閉スイッチ４２が接続されている。また、リッドオープナー開閉スイッチ４２には、ワイヤによりリッド手動開閉装置４３が連結されている。

上記リッドスイッチ４１は、ユーザにより操作された場合に瞬間的にＯＮ出力を発するモメンタリースイッチである。リッドオープナー開閉スイッチ４２は、給油口３１ａを覆うフューエルリッド３７を閉じた状態に保持するための機構である。ＥＣＵ４は、リッドスイッチ４１からＯＮ出力が発せられると、リッドオープナー開閉スイッチ４２に対して、フューエルリッド３７の保持解除を要求する。リッドオープナー開閉スイッチ４２は、ＥＣＵ４からリッド開信号を受けた場合、或いは、リッド手動開閉装置４３に対して所定の開動作が行われた場合に、フューエルリッド３７の保持を一時的に解除する。フューエルリッド３７には、板バネによる開方向の付勢力が常に作用している。このため、その保持が解除されると、フューエルリッド３７は開状態となる。

−キャニスタシステム１の蒸発燃料処理動作−
次に、上述の如く構成されたキャニスタシステム１における蒸発燃料処理の具体的な動作について説明する。
（１）駐車中
車両の駐車中（エンジンの停止中）は、燃料タンク３内の圧力が給油弁１６の作動圧力（ダイヤフラム１６ｄを作動させる圧力）よりも高くならない限り、上記遮断プレート１６ｅによってベーパ配管１２の流路は部分的に縮小されている。このため、キャニスタ１１へ向かって流れるベーパの量を規制することができ、一時的に大量のベーパがキャニスタ１１に流れ込んで、キャニスタ１１に吸着しきれなくなるといった状況の発生を回避している。
（２）給油中
車両の停車中（エンジンの停止中）にリッドスイッチ４１が操作され、その操作に伴うＯＮ信号がＥＣＵ４に送信されると、ＥＣＵ４は、リッドオープナー開閉スイッチ４２に対してフューエルリッド３７の保持を解除する旨の指令を発する。リッドオープナー開閉スイッチ４２は、その指令を受けてフューエルリッド３７の閉位置での保持を解除する。その結果、フューエルリッド３７の開動作が可能となる。

このようにしてフューエルリッド３７の開動作が許可されると、このフューエルリッド３７が開かれ、次いでフューエルキャップ３２が開かれ、燃料の給油が可能になる。
（３）走行中
車両の走行中（エンジンのアイドル運転中を含む）は、所定のパージ条件が成立する場合に、キャニスタ１１に吸着されている蒸発燃料をパージさせるための制御が実行される。この制御では、具体的には、ＯＢＤ用ポンプモジュール１７の切り替え弁１７ｆをＯＦＦ（図２（ａ）に示す状態）としてキャニスタ１１内を大気に連通させたまま、パージＶＳＶ１４ａがデューティ駆動される。このようにしてパージＶＳＶ１４ａがデューティ駆動されると、吸気管２２の吸入負圧がキャニスタ１１に導かれる。その結果、大気導入配管１３から導入された空気と共に、キャニスタ１１内の蒸発燃料が吸気管２２にパージされる。

このように、本実施形態に係るキャニスタシステム１では、原則として、キャニスタ１１に吸着させる蒸発燃料を、給油の際に燃料タンク３から流出する蒸発燃料だけに限ることができる。このため、キャニスタ１１の小型化を図りつつ、良好な排気エミッションを実現し、また、良好な給油性を実現することができるようになっている。

−キャニスタシステム１の故障診断動作−
次に、キャニスタシステム１の故障診断動作、つまり、燃料タンク３やキャニスタ１１の孔明き等の故障が生じていないかを診断するための動作について説明する。本実施形態では、燃料タンク３やキャニスタ１１に孔明きが生じている場合ばかりでなく、燃料タンク３とキャニスタ１１とを接続しているベーパ配管１２、キャニスタ１１とパージＶＳＶ１４ａとの間のパージ配管１４、キャニスタ１１とＯＢＤ用ポンプモジュール１７との間の大気導入配管１３に孔明きが生じている場合にも故障診断を行うことができる。更には、これら各箇所の孔明きに限らず、亀裂やシール不良等が生じている場合にも故障診断を行うことができる。以下の説明では、故障として、燃料タンク３やキャニスタ１１の孔明きを代表して説明する。

また、本実施形態に係るキャニスタシステム１では、上記ＯＢＤ用ポンプモジュール１７の基準オリフィス１７ｈを利用して燃料タンク３やキャニスタ１１に直径０．５ｍｍ程度の孔明きが生じているか否かを診断する動作（以下、第１診断動作という）と、燃料タンク３やキャニスタ１１に直径１．０ｍｍ程度以上の比較的大きな孔明きが生じているか否かを診断する動作（本発明における診断手段による診断動作であって、以下、第２診断動作という）とが実行可能となっている。以下に、各動作について説明する。尚、上記第１診断動作は基本的にはエンジン停止時に実行される（例えばエンジンが停止してから５時間後に実行される）。これに対し、上記第２診断動作は基本的にはエンジン運転中に実行される（例えばエンジン運転中であって所定のパージ条件が成立していない状況での所定時間毎（例えば１時間毎）に実行される）。

（第１診断動作）
第１診断動作が開始されると、先ず、パージＶＳＶ１４ａが閉鎖されている状態で、ＯＢＤ用ポンプモジュール１７の切り替え弁１７ｆをＯＦＦ（図２（ａ）に示す状態）として、電動ポンプ１７ｃを駆動させる。つまり、ＯＢＤ用ポンプモジュール１７のバイパス通路１７ｇを、大気側通路１７ｂを介して大気に連通させ、且つ大気側と電動ポンプ１７ｃとの間に基準オリフィス１７ｈを介在させた状態で電動ポンプ１７ｃを駆動させる。これにより、バイパス通路１７ｇのうち基準オリフィス１７ｈから電動ポンプ１７ｃまでの通路が負圧になり、この負圧がポンプモジュール圧力センサ１７ｉにより検知される。ここで検知される負圧値は、基準オリフィス１７ｈの基準リーク孔径（０．５ｍｍ）に対応した基準圧力値として記憶される。

その後、パージＶＳＶ１４ａの閉鎖状態を維持したまま、ＯＢＤ用ポンプモジュール１７の切り替え弁１７ｆをＯＮ（図２（ｂ）に示す状態）として、電動ポンプ１７ｃを駆動させる。つまり、ＯＢＤ用ポンプモジュール１７のポンプ通路１７ｅを、キャニスタ側通路１７ａを介してキャニスタ１１及び燃料タンク３の内部空間に連通させた状態で電動ポンプ１７ｃを駆動させる。これにより、キャニスタ１１及び燃料タンク３の内部空間が負圧になり、この負圧がポンプモジュール圧力センサ１７ｉにより検知される。そして、ここで検知される負圧値と、上記記憶された基準リーク孔径に対応した基準圧力値とを比較する。この比較において、検知された負圧値が基準圧力値よりも低い（負圧が大きい）場合にはキャニスタ１１や燃料タンク３には孔明き等の故障は発生していないと判断する一方、検知された負圧値と基準圧力値とが同等である場合にはキャニスタ１１や燃料タンク３には基準リーク孔径（本実施形態では０．５ｍｍの孔）の孔明き等の故障が発生していると判断する。また、検知された負圧値が基準圧力値よりも高い（負圧が小さい）場合にはキャニスタ１１や燃料タンク３には基準リーク孔径よりも大きな孔明き等の故障が発生していると判断する。この場合、エンジン運転中に実行される後述する第２診断動作により、孔径の大きさが所定の大きさ（例えば直径が１ｍｍ）を越えているか否かの検知動作が実行されることになる。また、第２診断動作は、上記第１診断動作において孔明き等の故障は発生していないと判断された場合や基準リーク孔径程度の孔明きが発生していると判断された場合にも実行するようにしてもよい。

（第２診断動作）
次に、エンジン運転中に実行される第２診断動作について説明する。この第２診断動作では、電動ポンプ１７ｃが停止された状態で、上記ＯＢＤ用ポンプモジュール１７の切り替え弁１７ｆをＯＦＦ（図２（ａ）に示す状態：大気開放状態）とし且つパージＶＳＶ１４ａを閉鎖する状態と、切り替え弁１７ｆをＯＮ（図２（ｂ）に示す状態：大気遮断状態）とし且つパージＶＳＶ１４ａを開放する状態とを所定時間毎（例えば１ｓｅｃ毎）に交互に切り換え、その切り換え動作に伴う系内の圧力変化を系内（例えばベーパ配管１２内）に備えたシステム内圧センサによって検知する。この圧力変化を検知するためのシステム内圧センサとしては、燃料タンク３内、キャニスタ１１内等に設置してもよいし、ポンプモジュール圧力センサ１７ｉが代用するようにしてもよい。

この動作により、切り替え弁１７ｆをＯＦＦとし且つパージＶＳＶ１４ａを閉鎖する状態では、キャニスタ１１及び燃料タンク３の内部空間に大気が導入されることになり、システム内圧センサによって検知される圧力は略大気圧となる。一方、切り替え弁１７ｆをＯＮとし且つパージＶＳＶ１４ａを開放する状態では、キャニスタ１１及び燃料タンク３の内部空間に吸気管２２内の吸入負圧が作用することになる。このとき、キャニスタ１１や燃料タンク３に孔明き等の故障が発生していない場合には系内の圧力は吸入負圧程度まで迅速に降下することになるが、キャニスタ１１や燃料タンク３に孔明き等の故障が発生している場合には、この孔明き箇所から系内に大気が流入するため、系内の圧力降下速度は低く、また、この系内の圧力は吸入負圧程度までは低下しない状況となる。従って、この圧力変化を認識することにより、キャニスタ１１や燃料タンク３に孔明き等の故障が発生しているか否かを判断することが可能になる。

より具体的には、上記システム内圧センサによって検知された圧力変化を微分処理し、その微分値（圧力変化勾配）が所定の閾値を越えているか否かによってキャニスタ１１や燃料タンク３に孔明き等の故障が発生しているか否かを判断するようにしている。つまり、孔明き等の故障が発生していない場合には、上記各弁１４ａ，１７ｆの切り換え動作に伴う系内の圧力変化は急激であるため、上記微分値が所定の閾値を越えることになる。これに対し、孔明き等の故障が発生している場合には、上記各弁１４ａ，１７ｆの切り換え動作を行っても系内の圧力変化は緩慢であり、上記微分値が所定の閾値を越えることがない。この差を認識することによりキャニスタ１１や燃料タンク３に孔明き等の故障が発生しているか否かを判断することになる。尚、上記閾値は、直径１ｍｍの孔明きが生じている際の圧力変動状況に応じた値として予め設定されており、この閾値と実際に検知された圧力変化に基づいて得られた微分値とを比較することにより、キャニスタ１１や燃料タンク３に直径１ｍｍを越える孔明きが生じているか否かを判断することが可能になる。

図３は、キャニスタ１１や燃料タンク３に孔明き等の故障が発生していない状態であって、図３（ａ）はポンプモジュール圧力センサ１７ｉによって検知された圧力変化を、図３（ｂ）はその圧力変化を微分処理した微分値の変化をそれぞれ示している。一方、図４は、キャニスタ１１や燃料タンク３に直径１ｍｍ程度の孔明き等の故障が発生している状態であって、図４（ａ）はポンプモジュール圧力センサ１７ｉによって検知された圧力変化を、図４（ｂ）はその圧力変化を微分処理した微分値の変化をそれぞれ示している。尚、各図（ａ）におけるｔ１は、切り替え弁１７ｆをＯＮとし且つパージＶＳＶ１４ａを開放することでキャニスタ１１及び燃料タンク３の内部空間に吸入負圧を作用させている期間を示しており、ｔ２は、切り替え弁１７ｆをＯＦＦとし且つパージＶＳＶ１４ａを閉鎖することでキャニスタ１１及び燃料タンク３の内部空間に大気を導入させている期間を示している。

これら図に示すように、キャニスタ１１や燃料タンク３に孔明き等の故障が発生していない場合には、上記圧力変化を微分処理した微分値は閾値を越えることになる。これに対し、キャニスタ１１や燃料タンク３に孔明き等の故障が発生している場合には、上記圧力変化を微分処理した微分値は閾値を越えない状況となる。この差異を認識することによりキャニスタ１１や燃料タンク３に比較的大きな（直径１ｍｍ以上の）孔明き等の故障が発生しているか否かを判断することが可能になる。

この判断動作の具体例としては、例えば、上記切り換え動作を１０回繰り返して行い、そのうち微分値が閾値を越える回数が５回以上であった場合にはキャニスタ１１や燃料タンク３に孔明き等の故障が発生していないと判断し、微分値が閾値を越える回数が５回未満であった場合にはキャニスタ１１や燃料タンク３に孔明き等の故障が発生していると判断することができる。尚、この回数や閾値の設定は任意である。例えば、上記切り換え動作を５回繰り返して行い、上記微分値が閾値を一度も越えなかった場合にキャニスタ１１や燃料タンク３に孔明き等の故障が発生していると判断するようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、エンジンの運転中にキャニスタシステム１内に吸気管２２の吸入負圧を導入する状態と大気圧を導入する状態とを交互に切り換え、それに伴うシステム内の圧力変動に基づいて燃料タンク３の孔明き等の故障が生じているか否かを判断するようにしている。特に、キャニスタシステム１の圧力変化を微分処理することにより圧力変化勾配を求め、この圧力変化勾配が所定の閾値を越えるか否かによって故障の有無を判断するようにしている。このため、キャニスタシステム１に所定の孔径を越える孔明きが生じているか否かを正確に判断することが可能になり、キャニスタシステム１に故障が発生している場合に、その孔径は比較的小さいものであるか、所定径を越える比較的大きな孔であるかを正確に特定することが可能になる。また、上述したような微分処理によって診断を可能にしたことにより、圧力変動をデジタル信号で扱うことが可能になるため、簡易なデジタル回路でシステムの故障診断が可能になり、故障診断のための構成の簡略化を図ることもできる。

（変形例）
上述した実施形態では、閾値として、直径１ｍｍの孔明きが生じている際の圧力変動状況に応じた値である１種類を設定していた。

本変形例では、この閾値として複数種類を設定するものである。例えば、直径１ｍｍの孔明きが生じている際の圧力変動状況に応じた値と、直径２ｍｍの孔明きが生じている際の圧力変動状況に応じた値と、直径３ｍｍの孔明きが生じている際の圧力変動状況に応じた値とをそれぞれ設定するようにしている。これによれば、上記第２診断動作の実行により、孔明きの大きさが１〜２ｍｍの間である場合、２〜３ｍｍの間である場合、３ｍｍ以上である場合のそれぞれに対して判別することが可能になる。

−その他の実施形態−
以上説明した実施形態では、燃料タンク３とキャニスタ１１とを常時連通させる開放式のキャニスタシステム１に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、燃料タンク３とキャニスタ１１との間に封鎖弁を備えさせ、この封鎖弁により燃料タンク３とキャニスタ１１とを遮断可能とする密閉式のキャニスタシステム１にも適用可能である。

また、上記実施形態のキャニスタシステム１は、蒸発燃料を一旦吸着するキャニスタ１１を備えたものであったが、本発明においては、このキャニスタ１１は必ずしも必須の構成要素ではない。

加えて、上記実施形態のキャニスタシステム１は、キャニスタ１１が燃料タンク３の外部に配置されたものであった。本発明はこれに限らず、キャニスタ１１が燃料タンク３の内部に配置される所謂インタンクキャニスタシステムに適用することも可能である。

実施形態に係るキャニスタシステム及びこのキャニスタシステムが接続するエンジンの吸気系の概略構成を示す図である。 ＯＢＤ用ポンプモジュールの概略構成を示す図であって、（ａ）は切り替え弁のＯＦＦ状態を、（ｂ）は切り替え弁のＯＮ状態をそれぞれ示す図である。 キャニスタや燃料タンクに孔明き等の故障が発生していない場合であって、図３（ａ）はシステム内圧センサによって検知された圧力変化を、図３（ｂ）はその圧力変化を微分処理した微分値の変化をそれぞれ示す図である。 キャニスタや燃料タンクに孔明き等の故障が発生している場合であって、図４（ａ）はシステム内圧センサによって検知された圧力変化を、図４（ｂ）はその圧力変化を微分処理した微分値の変化をそれぞれ示す図である。

符号の説明

１ キャニスタシステム（蒸発燃料処理システム）
１１ キャニスタ
１２ ベーパ配管
１３ 大気導入配管
１４ パージ配管
１４ａ パージＶＳＶ（パージ制御弁）
１７ｆ 切り替え弁（ＣＣＶ：大気側開閉弁）
２ 吸気系
３ 燃料タンク

Claims (6)

1. 燃料タンク内で発生した蒸発燃料を内燃機関の吸気系に導入するための蒸発燃料導入経路と、この蒸発燃料導入経路を大気に連通させる状態と非連通とする状態とに切り替え可能な大気側開閉弁と、上記蒸発燃料を内燃機関の吸気系に導入する際に開放するパージ制御弁とを備えた蒸発燃料処理システムの故障を診断する故障診断装置であって、
   上記内燃機関の運転中に、大気側開閉弁を開放し且つパージ制御弁を閉鎖する状態と、大気側開閉弁を閉鎖し且つパージ制御弁を開放する状態とを交互に切り換え、その切り換え動作に伴う蒸発燃料処理システム内部の圧力変化に基づいてこの蒸発燃料処理システムにおける孔明き等の故障の有無を診断する診断手段を備えていることを特徴とする蒸発燃料処理システムの故障診断装置。
2. 上記請求項１記載の蒸発燃料処理システムの故障診断装置において、
   診断手段は、内燃機関の運転中に、大気側開閉弁を開放し且つパージ制御弁を閉鎖する状態と、大気側開閉弁を閉鎖し且つパージ制御弁を開放する状態とを交互に切り換え、その切り換え動作に伴う蒸発燃料処理システム内部の圧力変化を微分処理することにより圧力変化勾配を求め、この圧力変化勾配が所定の閾値を越えなかった際に蒸発燃料処理システムに孔明き等の故障が発生していると診断するよう構成されていることを特徴とする蒸発燃料処理システムの故障診断装置。
3. 上記請求項１記載の蒸発燃料処理システムの故障診断装置において、
   診断手段は、内燃機関の運転中に、大気側開閉弁を開放し且つパージ制御弁を閉鎖する状態と、大気側開閉弁を閉鎖し且つパージ制御弁を開放する状態とを切り換える動作を複数回に亘って繰り返し、その切り換え動作に伴う蒸発燃料処理システム内部の圧力変化を微分処理することにより圧力変化勾配を求め、この圧力変化勾配が所定の閾値を上回った回数が所定回数に達しなかった場合に蒸発燃料処理システムに孔明き等の故障が発生していると診断するよう構成されていることを特徴とする蒸発燃料処理システムの故障診断装置。
4. 上記請求項１、２または３記載の蒸発燃料処理システムの故障診断装置において、
   蒸発燃料処理システムは、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を一時的に吸着保持するキャニスタを備えていると共に、燃料タンクとキャニスタとを接続するベーパ配管、キャニスタと内燃機関の吸気系とを接続するパージ配管、キャニスタ内を大気に連通させる大気導入配管を備えており、大気側開閉弁は大気導入配管に、パージ制御弁はパージ配管にそれぞれ設けられていることを特徴とする蒸発燃料処理システムの故障診断装置。
5. 燃料タンク内で発生した蒸発燃料を内燃機関の吸気系に導入するための蒸発燃料導入経路と、この蒸発燃料導入経路を大気に連通させる状態と非連通とする状態とに切り替え可能な大気側開閉弁と、上記蒸発燃料を内燃機関の吸気系に導入する際に開放するパージ制御弁とを備えた蒸発燃料処理システムの故障を診断する故障診断方法であって、
   上記内燃機関の運転中に、大気側開閉弁を開放し且つパージ制御弁を閉鎖する状態と、大気側開閉弁を閉鎖し且つパージ制御弁を開放する状態とを交互に切り換え、その切り換え動作に伴う蒸発燃料処理システム内部の圧力変化を微分処理することにより圧力変化勾配を求め、この圧力変化勾配が所定の閾値を越えなかった際に蒸発燃料処理システムに孔明き等の故障が発生していると診断することを特徴とする蒸発燃料処理システムの故障診断方法。
6. 燃料タンク内で発生した蒸発燃料を内燃機関の吸気系に導入するための蒸発燃料導入経路と、この蒸発燃料導入経路を大気に連通させる状態と非連通とする状態とに切り替え可能な大気側開閉弁と、上記蒸発燃料を内燃機関の吸気系に導入する際に開放するパージ制御弁とを備えた蒸発燃料処理システムの故障を診断する故障診断方法であって、
   上記内燃機関の運転中に、大気側開閉弁を開放し且つパージ制御弁を閉鎖する状態と、大気側開閉弁を閉鎖し且つパージ制御弁を開放する状態とを切り換える動作を複数回に亘って繰り返し、その切り換え動作に伴う蒸発燃料処理システム内部の圧力変化を微分処理することにより圧力変化勾配を求め、この圧力変化勾配が所定の閾値を上回った回数が所定回数に達しなかった場合に蒸発燃料処理システムに孔明き等の故障が発生していると診断することを特徴とする蒸発燃料処理システムの故障診断方法。
   

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