JP2007092585A - 蒸発燃料処理システムのリーク診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】停車時エバポリーク診断において、燃料受熱量をリーク診断許可条件とすることで誤診断を防止するとともに、正確なリーク診断を行う。
【解決手段】燃料タンク１０内の蒸発燃料を吸気通路２にパージする蒸発燃料処理システム１００において、エンジン１の停止状態を検出するエンジン停止状態検出手段２０と、エンジン停止後に蒸発燃料処理システムのリーク診断を行う手段３０と、走行中に燃料タンク内の燃料が受ける受熱量を演算する演算手段３０と、エンジン停止時に演算された受熱量を第一の所定値と比較してリーク診断を許可するか否かを判定する判定手段３０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は蒸発燃料処理システムのリーク診断装置に関する。

車両用エンジンには、燃料タンク内で発生した燃料蒸発ガス（以下、「エバポガス」と呼ぶ）をキャニスタ内の活性炭に吸着させておき、所定の運転条件下で、キャニスタとエンジンの吸気通路とを連通する通路に設けたパージコントロールバルブを開弁し、吸気通路の負圧を利用することで、キャニスタ内に吸着されている燃料粒子を活性炭から脱離させてスロットルバルブ下流の吸気通路に導き、燃焼させるようにした蒸発燃料処理システムが備えられている。

この場合、燃料タンクから吸気管までの流路途中にリーク孔が存在していたり、パイプの接合部のシールが不良になると、エバポガスが大気中に放出されてしまうので、これを防止するための種々のリーク診断手法が提案されている。

その一つに、エンジンの作動中ではなく、エンジンの停止後に行うリーク診断（以下、「停車時エバポリーク診断」と呼ぶ）がある。停車時エバポリーク診断は、エンジン停止後に蒸発燃料処理システム内の圧力と大気圧との差圧の推移を検出し、その差圧の変動量に基づいて行われる。

この停車時エバポリーク診断は、エンジン停止後の自然放熱による燃料タンク内の温度変化に起因する蒸発燃料処理システム内の圧力変化に基づくものである。そのため、エンジンを作動させてすぐに停止した場合のように燃料タンク内の温度上昇が不十分であるときには、エンジン停止後の温度変化が小さく、したがって、圧力変化も小さいために誤判定の可能性が高くなる。

そこで、特許文献１には、停車時エバポリーク診断において、外気温センサにより検出される外気温と燃料タンク内の気層温度センサにより検出される気層温度との差の値が所定値よりも小さい場合には、誤判定を防止するためにリーク診断を禁止する蒸発燃料処理システムのリーク診断装置に関する発明が開示されている。
特開２００３−１１３７４３号公報

前述した従来の蒸発燃料処理システムのリーク診断装置は、燃料タンク内の気層温度を検出し、気層温度と外気温の差の大小をリーク診断の禁止条件としている。しかしながら、燃料タンク内の圧力変化は、燃料温度の変化に伴う、燃料の飽和蒸気圧の変化によって生じる圧力変化に起因するところが大きく、気層温度の変化による圧力変化は少ない。

例えば、気層温度は外気温より高いが、燃料温度は外気温と変わらず、また、燃料タンク内が飽和蒸気圧に達していないような場合には、燃料成分は蒸発し続ける。このような場合には、気層温度が低下していく一方で、燃料成分は蒸発しているので圧力変化が少なくなり、従来のリーク診断手法では誤診断を起こすおそれがあった。

本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであり、その目的は、停車時エバポリーク診断において、走行中に燃料タンク内の燃料が外部から受ける熱量の大小をリーク診断の判定条件とすることで、より正確なリーク診断を行うことのできる蒸発燃料処理システムのリーク診断装置を提供することにある。

本発明の蒸発燃料処理システムのリーク診断装置は、エンジンの停止状態を検出するエンジン停止状態検出手段と、エンジン停止後に蒸発燃料処理システムのリーク診断を行う手段と、走行中に燃料タンク内の燃料が受ける受熱量を演算する演算手段と、エンジン停止時に前記演算された受熱量を第一の所定値と比較して前記リーク診断を許可するか否かを判定する判定手段とを備える。

本発明によれば、走行中に燃料タンク内の燃料が受ける熱量に基づいて、リーク診断を許可するかどうかを判定しているので、誤診断を防止し、正確なリーク診断を行うことができる。さらに、誤診断を起こしやすいような状況にある場合には、リーク診断を禁止することで、無駄なバッテリ消費を回避することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明による蒸発燃料処置システムのリーク診断装置を示す構成図である。

図１において、１はエンジンで、２はエンジン１の吸気通路、３は同じく排気通路である。吸気通路２には吸入空気量を検出する吸気量センサ４と、その下流に位置して吸入空気量を制御するスロットルバルブ５が設けられる。さらに吸気通路２には、スロットルバルブ５の下流に位置して燃料を噴射する燃料噴射弁６が設置される。燃料噴射弁６からは吸入空気量に対応して燃料が噴射され、これら燃料と空気の混合気をエンジン１で燃焼させることで、エンジン１は出力を発生する。

１０は前記エンジン１に供給する燃料を貯蔵する燃料タンクであり、燃料タンク１０内に発生したエバポガスを一時的に吸着保持し、吸着保持したエバポガスを運転条件によりエンジン１に吸入し燃焼させるために蒸発燃料処理システム１００が備えられる。

前記蒸発燃料処理システム１００は、エバポガスを吸着保持する活性炭を充填したキャニスタ１１を備える。キャニスタ１１は燃料タンク１０とエバポガス通路１２を介して接続され、吸気通路２に対してもスロットルバルブ５の下流側にパージ通路１３を介して接続される。

パージ通路１３には、吸気通路２にパージされるエバポガスの量（以下、「パージ量」と呼ぶ）を調節するためのパージコントロールバルブ７が設けられる。パージコントロールバルブ７は常閉で、バルブの開度を連続的に制御できるように構成され、後述するコントローラ３０によって、パージ量に応じた開閉制御が行われる。

さらに、キャニスタ１１は大気開放口９を介して大気に接続されている。大気開放口９には、常開のドレンカットバルブ８が設けられ、その作動はコントローラ３０によって制御される。このドレンカットバルブ８は、後述するリーク診断時に閉じて、燃料タンク１０とエバポガス通路１２とキャニスタ１１とキャニスタ１１からパージコントロールバルブ７までのパージ通路１３とで構成されるエバポ系内を閉空間とする。

また、キャニスタ１１とパージコントロールバルブ７の間のパージ通路１３には、パージ通路１３内の圧力を検出する圧力センサ１４が設けられる。この圧力センサ１４はリーク診断時に閉空間とされたエバポ系内の圧力に応じた信号をコントローラ３０に出力する。
燃料タンク１０内には、燃料を圧送する燃料ポンプ２１が設けられ、燃料通路２２を介して前記燃料噴射弁６に燃料を供給する。また、燃料タンク１０内には、燃料温度を検出する燃温センサ１５が設けられる。燃温センサ１５は燃料タンク１０内の燃料温度に応じた信号をコントローラ３０に出力する。

コントローラ３０にはさらに、吸気量センサ４に内蔵されて吸気温を検出する吸気温センサ１７、外気温を検出する外気温センサ１８、エンジン水温を検出する水温センサ１９の各検出信号、及びイグニッションスイッチ２０からの切り替え信号が入力される。

コントローラ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ（図示せず）等からなり、所定の運転条件においてパージコントロールバルブ７を開いてキャニスタ１１に吸着した燃料を吸気通路２からエンジン１に吸入燃焼させ、エバポガスのパージを行う一方、エンジン停止後にパージコントロールバルブ７とドレンカットバルブ８を開閉制御することで、エバポ系内のリークの有無を診断する停車時エバポリーク診断を行う。

さらに、コントローラ３０は停車時エバポリーク診断にあたり、車両の走行中に燃料タンク１０内の燃料が受けた熱量の大小を判定し、これに基づいてリーク診断を許可するか否かの判定を行うようになっている。

コントローラ３０により実行される停車時エバポリーク診断について、図２のフローチャートを参照して詳しく説明する。なお、このフローは所定の単時間毎に繰り返し実行される。

まず、各トリップ（エンジンを始動してからエンジンを切るまでの一回の走行）の開始時には、初期燃料温度としてトリップ開始時の燃料温度ＴＦＩＮ（燃温センサ１５で検出）がストアされている（図示せず）。
その後、トリップが終了すると、図２に示すルーチンが開始され、ステップＳ１０１でイグニッションスイッチ（ＩＧＮＳＷ）２０がオンされていないかどうかを判定する。イグニッションスイッチ２０がオンされていなければ、停車時エバポリーク診断を実施するかどうかの判断をするために、ステップＳ１０２以降へ進む。イグニッションスイッチ２０がオンされていれば、本ルーチンを終了する。

次に、ステップＳ１０２でトリップ終了時の燃料温度ＴＦＯＦ（燃温センサ１５で検出）をストアする。

ステップＳ１０３では、始動時のエンジン水温（水温センサ１９で検出）及び吸気温度（吸気温センサ１７で検出）から、このルーチンを実行する前のトリップが冷機時走行開始（ＣＯＬＤＳＴＡＲＴ）であったのか、暖機後走行開始であったのかを判断する。具体的には、始動時水温と吸気温度の差が所定値以下で冷機時走行開始と判断し、所定値以上で暖機後走行開始と判断する。

前回のトリップから十分に時間が経過している場合、すなわち冷機時走行開始の場合は、始動時水温は外気温にほぼ等しくなるため、始動時水温と吸気温の差が小さくなる。一方、前回のトリップからあまり時間が経っていないような場合、すなわち暖機後走行開始の場合は、始動時水温は外気温に比べて高くなっており、始動時水温と吸気温の差は大きくなるためである。

そして、ルーチン実行前のトリップが冷機時走行開始であると判断されれば、ステップＳ１０４へ進む。同様に暖機後走行開始であると判断されれば、ステップＳ１０６へ進む。

ステップＳ１０４では、冷機時走行開始と判断された場合に、外気温を基準として走行中に燃料が外部から受ける熱量（以下、「燃料受熱量」と呼ぶ）ＣＤＴＦが演算される。

一般に、燃料タンク１０内の燃料は、走行中に排気系などからの放熱等により外部から熱量を受け、温度が上昇する。本実施の形態では、冷機時走行開始と判断された場合の燃料受熱量ＣＤＴＦは、トリップ開始時の燃料温度ＴＦＩＮとトリップ終了時の燃料温度ＴＦＯＦとの温度差、すなわち走行中の燃料温度変化としている。

冷機時走行開始の場合、トリップ開始時の燃料温度ＴＦＩＮは、ほぼ外気温と同じと推定できるためトリップ終了時の燃料温度ＴＦＯＦとの温度差を燃料受熱量とすることができるからである。

ステップＳ１０５では、ステップＳ１０４で演算した燃料受熱量ＣＤＴＦが所定値ＤＯＫより大きいか小さいかを判断する。燃料受熱量ＣＤＴＦが所定値ＤＯＫ以上であった場合は、停車時エバポリーク診断を実施するにあたり、必要十分な熱量が燃料タンク１０内の燃料に蓄えられているとして、ステップＳ１０９に進み、停車時エバポリーク診断が実施される。

必要十分な熱量が燃料タンク１０内の燃料に蓄えられていれば、エンジン停止後に外気との熱交換等によって降下する燃料温度の温度変化が大きく、したがって圧力変化も大きくなるため、エバポリーク診断の誤診断を防ぎ、診断精度をあげることができるからである。

逆に、燃料受熱量ＣＤＴＦが所定値ＤＯＫ以下であった場合は、停車時エバポリーク診断を実施するにあたり、必要十分な熱量が燃料タンク内の燃料に蓄えられていないとして、リーク診断の実施が禁止される。

一方、上述したようにステップＳ１０３で暖機後走行開始であると判断された場合は、ステップＳ１０６に進む。そして、ステップＳ１０６において、外気温センサ１８で検出される外気温ＡＭＢＴＥＭＰがストアされる。

その後、ステップＳ１０７で暖機後走行開始であると判断された場合の燃料受熱量ＨＤＴＦが演算される。本実施の形態では、暖機後走行開始と判断された場合の燃料受熱量ＨＤＴＦは、トリップ終了時の燃料温度ＴＦＯＦと外気温ＡＭＢＴＥＭＰとの温度差としている。

暖機後走行開始の場合には、すでに外気温と比べてトリップ開始時の燃料温度が上がっている場合がある。この場合、燃料はすでに熱量を持っているので、トリップ開始時の燃料温度ＴＦＩＮとトリップ終了時の燃料温度ＴＦＯＦとの温度差を燃料受熱量とできない。なぜならば、走行中に外部から受ける熱量によって上昇する燃料温度は、ある温度まで上昇すると、受熱と放熱のバランスから均衡し、それ以上は上昇しなくなる。したがって、仮にトリップ開始時の燃料温度ＴＦＩＮとトリップ終了時の燃料温度ＴＦＯＦとの温度差を燃料受熱量とすれば、燃料受熱量が少ないとして診断が禁止される場合があり、診断頻度を確保できなくなるからである。

そこで、暖機後走行開始の場合には、トリップ終了時の燃料温度ＴＦＯＦと外気温ＡＭＢＴＥＭＰとの温度差を燃料受熱量としている。

ステップＳ１０８では、ステップＳ１０７で演算した燃料受熱量ＨＤＴＦが所定値ＤＤＯＫより大きいか小さいかを判断する。

燃料受熱量ＨＤＴＦが所定値ＤＤＯＫ以上であった場合は、停車時エバポリーク診断を実施するにあたり、必要十分な熱量が燃料タンク内の燃料に蓄えられているとして、ステップＳ１０９に進み、停車時エバポリーク診断が実施される。

逆に、燃料受熱量ＣＤＴＦが所定値ＤＤＯＫ以下であった場合は、停車時エバポリーク診断を実施するにあたり、必要十分な熱量が燃料タンク内の燃料に蓄えられていないとして、リーク診断の実施が禁止される。

上述したように、冷機時走行開始か暖機後走行開始かで、燃料受熱量の検出手段が異なっている。これは、冷機時走行開始の場合、トリップ開始時の燃料温度ＴＦＩＮは、ほぼ外気温と同じと推定できるためトリップ終了時の燃料温度ＴＦＯＦとの温度差を燃料受熱量とすることができる。しかし、暖機後走行開始の場合には、すでに外気温と比べてトリップ開始時の燃料温度が上がっている場合がある。この場合、燃料はすでに熱量を持っているので、トリップ開始時の燃料温度ＴＦＩＮとトリップ終了時の燃料温度ＴＦＯＦとの温度差と、走行中の燃料受熱量との相関関係が薄らぐからである。

以上説明した、本実施の形態の蒸発燃料処理システムのリーク診断装置によれば、燃料タンク内の圧力変化の直接的要因である走行中の燃料受熱量をリーク診断の許可条件としている。したがって、リーク診断が許可された場合には、燃料温度変化に伴う十分な圧力変化が得られるので、正確なリーク診断を行うことができる。

また、冷機時走行開始の場合には、トリップ開始時の燃料温度とトリップ終了時の燃料温度の差を燃料受熱量としているので、外気温とトリップ終了時の燃料温度の差を燃料受熱量とする場合と比べて、より正確な燃料温度変化を推定でき、誤診断を起こしやすいときには、的確にリーク診断を禁止することができる。

さらに、停車時エバポリーク診断実行中は、常開のドレンカットバルブ８を閉弁するために通電しなくてはならないので、バッテリの負担が大きくなる。したがって、誤診断を起こしやすいときにはリーク診断を禁止することで、バッテリの無駄な消費を防止することができる。

本発明は、上記の実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々たる態様での実施が可能である。

例えば、図２のステップＳ１０３では、冷機時走行開始であったかどうかの判定を始動時水温と吸気温度の差から判定しているが、これを始動時水温と外気温の差から判定してもよい。また、ステップＳ１０６でストアされる外気温を吸気温センサ１７で検出してもよい。

また、冷機時走行開始か暖機後走行開始かを判断せずに、トリップ終了時の燃料温度ＴＦＯＦをストアした後、トリップ終了時の燃料温度ＴＦＯＦと外気温ＡＭＢＴＥＭＰとの温度差を燃料受熱量とし、その燃料受熱量の大小から停車時エボパリーク診断を実施するか否かを判断させるようにしてもよい。すなわち、図２において、ステップＳ１０２の後、ステップＳ１０３を実施せずステップＳ１０６に移行し、ステップＳ１０７、Ｓ１０８、Ｓ１０９の処理を行う。

燃料受熱量は外気温を基準としてその大小を判断しているため、トリップ終了時の燃料温度ＴＦＯＦと外気温ＡＭＢＴＥＭＰとの温度差を画一的に走行中の燃料受熱量とすれば、冷機時走行開始か否かの判断を行わずとも、リーク診断を実施するために必要十分な熱量が蓄えられているか否かを判断できるからである。

本発明は、車両に搭載され、燃料タンク内の燃料が蒸発して生じた燃料蒸発ガスを処理する装置に利用することができる。

本発明による蒸発燃料処理システムのリーク診断装置の構成を示す図である。 停車時エバポリーク診断を実行する際のフローチャートである。

符号の説明

１００ 蒸発燃料処理システム
１ エンジン
２ 吸気通路
１０ 燃料タンク
１１ キャニスタ
１５ 燃料温度センサ（燃料温度検出手段）
１７ 吸気温センサ（吸気温検出手段）
１８ 外気温センサ（外気温検出手段）
１９ 水温センサ（エンジン水温検出手段）
２０ イグニッションスイッチ（エンジン停止状態検出手段）
３０ コントローラ

Claims (4)

1. 燃料タンク内の蒸発燃料を吸気通路にパージする蒸発燃料処理システムにおいて、
   エンジンの停止状態を検出するエンジン停止状態検出手段と、
   エンジン停止後に蒸発燃料処理システムのリーク診断を行う手段と、
   走行中に燃料タンク内の燃料が受ける受熱量を演算する演算手段と、
   エンジン停止時に前記演算された受熱量を第一の所定値と比較して前記リーク診断を許可するか否かを判定する判定手段と、
   を備えたことを特徴とする蒸発燃料処理システムのリーク診断装置。
2. 燃料タンク内の燃料温度を検出する燃料温度検出手段と、
   外気温を検出する外気温検出手段とを備え、
   前記演算手段は、少なくとも前記燃料温度と前記外気温とに基づいて前記受熱量を算出することを特徴とする請求項１に記載の蒸発燃料処理システムのリーク診断装置。
3. エンジン水温を検出するエンジン水温検出手段とを備え、
   前記演算手段は、
   前記エンジン水温と前記外気温との差が第二の所定値未満のときは、エンジン始動時の前記燃料温度とエンジン停止時の前記燃料温度に基づいて前記受熱量を算出し、
   前記エンジン水温と前記外気温との差が第二の所定値以上のときは、エンジン停止時の前記燃料温度と前記外気温に基づいて前記受熱量を算出することを特徴とする請求項２に記載の蒸発燃料処理システムのリーク診断装置。
4. 前記判定手段は、前記受熱量が前記第一の所定値以上のときはリーク診断を許可し、前記受熱量が前記第一の所定値未満のときはリーク診断を禁止することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の蒸発燃料処理システムのリーク診断装置。

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