JP2007092587A - 蒸発燃料処理システムのリーク診断装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】リーク診断前に一定のモニタリング時間を設定し、燃料タンク内で診断精度に影響するほどのベーパが発生しているかどうかをリーク診断前に検知し、誤診断を防止する。
【解決手段】本発明の蒸発燃料処理システム100のリーク診断装置は、パージ通路13のガス圧を検出するガス圧検出手段14と、エンジン停止状態を検出するエンジン停止状態検出手段20と、エンジン停止後に第一の弁8と第二の弁7を閉じて蒸発燃料処理システム100のリーク診断を実施する手段30と、リーク診断前に一定のモニタリング時間を設定する時間設定手段30と、設定時間中に検出ガス圧の圧力変化を演算する演算手段30と、演算値に基づい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、「ベーパ」という)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、ベーパ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、「停車時リーク診断」という)がある。停車時リーク診断は、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に自然に発生する負圧による圧力変化に基づくものである。したがって、リークが無い場合には、温度変化に伴いシステム内で大きな圧力変化が見られる。一方、リークがある場合には、そこから新気が導入されるので、圧力変化は小さいものとなる。
そのため、燃料タンク内でベーパが大量に発生している場合に診断を実施すると、ベーパ発生による正圧と自然放熱により生じる負圧とが相殺し合い、圧力変化が小さくなるため、リーク有と誤診断してしまう可能性がある。
そこで、特許文献1には、停車時リーク診断において、大気温が一定値以上であること、燃料タンク温度と外気温との相対温度差が一定値以上であることなどの雰囲気条件を診断禁止条件として診断前に確認し、その後、エンジン停止後に大量に発生するベーパを回避するために、燃料タンク内の温度、圧力をモニタし、それぞれが既定値に収まり次第、蒸発燃料処理システム内を閉空間としリーク診断を実施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。
米国特許第6321727号公報
しかしながら、大気温度や燃料タンク温度といった雰囲気条件を診断禁止条件としてしまうと、例えば、診断に影響するほどのベーパが発生していなくとも、大気温条件を満たさなければ診断を禁止してしまうおそれがあった。
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、停車時リーク診断において、リーク診断前に一定のモニタリング時間を設定し、システム系内の圧力変化を測定することで、ベーパが発生しているときには診断を回避す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、パージ通路のガス圧を検出するガス圧検出手段と、エンジン停止状態を検出するエンジン停止状態検出手段と、エンジン停止後にパージコントロールバルブとドレンカットバルブを閉じて蒸発燃料処理システムのリーク診断を実施する手段と、前記リーク診断前に一定のモニタリング時間を設定する時間設定手段と、前記設定時間中に前記検出ガス圧の圧力変化を演算する演算手段と、前記演算値に基づい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、リーク診断前に一定のモニタリング時間を設定し、設定時間中は燃料タンク内でベーパが発生しているかどうかを確認すべく、システム系内の圧力変化を演算する。したがって、燃料タンク内で診断精度に影響するほどのベーパが発生しているかどうかを、リーク診断前に検知することができるので、精度の見込めないリーク診断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形態について説明する。
(第一実施形態)
図1は、本発明による第一実施形態に係る蒸発燃料処理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。そして、燃料タンク10内に発生したベーパを一時的に吸着保持し、吸着保持したベーパ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、ベーパ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とベーパ通路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にパージされるベーパの量(以下、「パージ量」という)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、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、エンジンの作動・停止を問わず、原則的に常時開いている。ただし、後述するリーク診断時に閉じられ、燃料タンク10とベーパ通路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とで構成される系内(以下、「システム系内」という)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はシステム系内の圧力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、大気圧を検出する大気圧センサ23の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、ベーパ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、システム系内のリークの有無を診断する停車時リーク診断を行う。
さらに、コントローラ30は停車時リーク診断にあたり、エンジン停止から一定時間、ベーパの発生をモニタし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。
以下、コントローラ30により実行される停車時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、ステップS101で、エンジン停止を確認するために、イグニッションスイッチ(IGNSW)20がオフになっているかどうかを確認する。そして、イグニッションスイッチ20がオフされている場合、すなわちエンジン停止状態であればステップS102に進む。イグニッションスイッチ20がオフされてない場合、すなわちエンジン始動状態であれば、本ルーチンを終了する。
ステップS102に進むと、燃料タンク10内でのベーパの発生状態をリーク診断前にモニタすべく、ベーパモニタタイマ(VMT)が起動する。
ステップS103では、ベーパモニタタイマが作動中か否かが判断される。ベーパモニタタイマが作動中であると判断した場合、すなわちベーパモニタタイマが規定時間VMTIMEに達していない場合は、システム系内の圧力を測定すべくステップS104に進む。ベーパモニタタイマが規定時間VMTIMEに達している場合は、停車時リーク診断を実施すべくステップS107に進む。
ここで、ベーパモニタタイマの作動中であれば、すぐにリーク診断を実施せずにシステム系内の圧力を測定するのは、ベーパモニタタイマの作動中というのは、エンジン停止からあまり時間が経過していないため、燃料タンク10内の温度が上昇し、大量のベーパが発生している可能性があるからである。
逆に、ベーパモニタタイマが規定時間VMTIMEに到達していれば、リーク診断を実施するのは、エンジン停止から十分に時間が経過し、燃料タンク10内の温度上昇が落ち着いたため、診断に影響するほどのベーパの発生は収まっていると判断できるからである。
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熱等により外部から熱量を受け、温度が上昇する。この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、排気系などから受ける熱と走行風冷却による放熱のバランスから均衡し、それ以上は上昇しなくなる。
しかしながら、走行終了後エンジンを停止すると、燃料タンク10内の燃料は、排気系などの余熱により受熱する一方、走行風によって冷却されることが無くなるので、いったん上昇することが多い。
ベーパは、燃料温度が高ければ高いほど、その発生が促進される。したがって、上述したエンジン停止後の燃料温度上昇が激しい場合にはベーパの発生が促進され、燃料タンク10内で大量にベーパが発生する可能性がある。また、燃料に軽質ガソリンを使用している場合や標高の高いところで燃料の揮発性が高くなっている場合には、さらにその発生が促進され、ベーパの発生量は著しく多くなる。
このような状況でシステム系内を閉空間にしてリーク診断を実施すれば、ベーパの発生によって生じた圧力変化を、リークから導入された新気による圧力変化であると誤診断してしまう可能性がある。
故に、ベーパモニタタイマの作動中であれば、診断精度に影響するほどのベーパが発生しているか否かを診断実施前に確認すべく、システム系内の圧力を測定するのである。
ステップS104では、システム系内圧力SYSPRES(圧力センサ14で検出)が大気圧ATMPRS(大気圧センサ23で検出)に対して、所定許容値VPOUT以上上昇しているか否かが判断される。このときのシステム系内圧力SYSPRESはドレンカットバルブ8を開弁したままで測定される。
ドレンカットバルブ8を開弁しているので、システム系内は大気と連通しており、通常であればシステム系内圧力は大気圧とほぼ等しい。しかしながら、ドレンカットバルブ8が開弁されている状態でも、キャニスタ11内の活性炭を通過するときに圧力損失が生じるので、燃料タンク10内で大量にベーパが発生している場合には、パージ通路13にもベーパによる圧力が作用し、パージ通路13に設けられた圧力センサ14で検出される圧力値が上昇する。ステップS104では、このキャニスタ11内にて生じる圧力損失を利用する事で、システム系内の圧力を測定し、その圧力変化から診断精度に影響するほどのベーパが燃料タンク10内で発生しているかどうかをリーク診断実施前に事前に検知している。
そして、システム系内圧力SYSPRESが大気圧ATMPRSに対して、所定許容値VPOUT以上上昇している場合には、診断精度に影響するほどのベーパが発生しているとして、ステップS110に進み、停車時リーク診断の実施は禁止される。一方、所定許容値VPOUT以上上昇していない場合には、ステップS105に進む。
ステップS105では、システム系内圧力SYSPRESが大気圧ATMPRSに対して、所定許容値VVOUT以下まで下降しているか否かが判断される。ステップS104の時と同様に、このときのシステム系内圧力SYSPRESはドレンカットバルブ8を開弁したままで測定される。なお、所定許容値VVOUTは所定許容値VPOUTよりも小さい値をとる。
そして、所定許容値VVOUT以下まで下降している場合には、ステップS110に進み、停車時リーク診断の実施を禁止する。例えば、車両が急激に冷却されて異常なベーパの凝縮が進み、リークがあるにも関わらず圧力変化が生じてしまうような状況を回避するためである。一方、所定許容値VVOUT以下まで下降していない場合には、ステップS106に進む。
ステップS106まで進むと、ベーパモニタタイマはカウントアップされた後、再びステップS103に移行し、改めてステップS103以降の処理を繰り返す。
一方、上述したようにステップS103でベーパモニタタイマが規定時間VMTIMEに達している場合は、停車時リーク診断を実行すべくステップS107に進む。ステップS107でドレンカットバルブ8を閉じてシステム系内を閉空間にした後、ステップS108で停車時リーク診断が実行される。そして、エンジン停止後の燃料の自然放熱による温度変化に起因する、システム系内に自然に発生する負圧を利用し、システム系内の圧力と大気圧との差圧の変動量に基づいて、リーク有無の判断が行われる。
リーク診断終了後は、ステップS109でドレンカットバルブ8を開弁し、本ルーチンの処理を終了する。
以上説明した、本第一実施形態に係る蒸発燃料処理システムのリーク診断装置によれば、イグニッションスイッチ20をオフすると一定時間のベーパモニタタイマが起動する。ベーパモニタタイマが作動中は、燃料タンク10内でベーパが発生しているかどうかを確認するために、キャニスタ11内に生じる圧力損失を利用し、ドレンカットバルブ8を開弁したままシステム系内の圧力を測定する。
このとき、ベーパが大量に発生していれば、キャニスタ11内の活性炭を通過するときに圧力損失が生じるので、システム系内の圧力上昇を検知することができる。したがって、燃料タンク10内で診断精度に影響するほどのベーパが発生しているかどうかを、リーク診断前に検知することができ、精度の見込めない診断を回避することができる。
また、ベーパモニタタイマの作動中は、ドレンカットバルブ8は開弁されているので、通電の必要が無く、バッテリの電力消費を抑えることができる。
さらに、停車時リーク診断を実施すべく、ドレンカットバルブ8を閉弁し、エンジン停止後にシステム系内を閉空間にしている状態で給油されると、燃料タンク10内の内圧が上昇し、燃料が噴き返してきたり、燃料を給油できないといった現象が起きる場合がある。本第一実施形態では、エンジン停止後、一定時間のベーパモニタタイマを起動させ、その作動中はドレンカットバルブ8を開弁状態にしているので上述した状況を回避することができる。
(第二実施形態)
本発明の第二実施形態に係る蒸発燃料処理システムの診断装置の構成は、第一実施形態と同じである。第二実施形態において、コントローラ30により実行される停車時リーク診断は、ドレンカットバルブ8を閉弁した状態でベーパモニタタイマを作動させるところが第一実施形態に係る停車時リーク診断の動作と相違する。
以下、コントローラ30により実行される停車時リーク診断について、第一実施形態との相違点を中心に図3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、ステップS201では、図2のステップS101と同様にエンジン停止を確認するために、イグニッションスイッチ20がオフになっているかどうかを確認する。そして、エンジン停止状態であればステップS202に進む。エンジン始動状態であれば、ステップS210に進み、ドレンカットバルブ8が開弁状態になっていることを確認して本ルーチンを終了する。
ステップS202に進むと、ドレンカットバルブ8が閉弁される。システム系内を閉空間とすることで、より正確に燃料タンク10内で発生するベーパによる圧力変化を測定するためである。
そして、ステップS203に進むと、図2のステップS102と同様に燃料タンク10内でのベーパの発生状態をリーク診断前にモニタすべく、ベーパモニタタイマが起動する。
ステップS204でも、図2のステップS103と同様の処理が行われており、ベーパモニタタイマが作動中か否かが判断される。ベーパモニタタイマが作動中であればシステム系内の圧力を測定すべくステップS205へ進み、作動中でなければ停車時リーク診断を実施すべくステップS208へ進む。
ステップS205では、コントローラ30のサンプリング周期ごとに測定されているシステム系内圧力SYSPRES(圧力センサ14で検出)が、直前にサンプリングされたシステム系内圧力aSYSPRES(圧力センサ14で検出)に対して、所定許容値VSPOUT以上の速度で上昇しているか否かが判断される。第一実施形態の場合と異なり、このときの圧力変化速度は、ドレンカットバルブ8を閉弁した状態で測定されている。
そして、圧力変化速度が所定許容値VSPOUT以上であれば、診断精度に影響するほどのベーパが発生しているとして、ステップS211に進む。ステップS211に進むと、停車時リーク診断の実行が禁止され、ステップS210に進み、ドレンカットバルブ8を開弁した後、本ルーチンの処理を終了する。
一方、圧力変化速度が所定許容値VSPOUT未満であれば、ステップS206に進む。ステップS206では、システム系内圧力SYSPRESが、直前にサンプリングされたシステム系内圧力aSYSPRESに対して、所定値以上の速度で下降しているか否かが判断される。ステップS205と同様に、このときの圧力変化速度は、第一実施形態の場合と異なり、ドレンカットバルブ8を閉弁した状態で測定されている。
具体的には、システム系圧力SYSPRESと直前のシステム系圧力aSYSPRESとの差が所定許容値VSVOUT以下であれば、診断精度に影響するほどの異常なベーパの凝縮が発生しているとして、ステップS211に進む。ステップS211に進むと、停車時リーク診断の実行が禁止され、ステップS210に進み、ドレンカットバルブ8を開弁した後、本ルーチンの処理を終了する。なお、所定許容値VSVOUTは所定許容値VSPOUTよりも小さい値をとる。
一方、システム系圧力SYSPRESと直前のシステム系圧力aSYSPRESとの差が所定許容値VSVOUTより大きければ、ステップS207に進む。ステップS207まで進むと、ベーパモニタタイマはカウントアップされた後、再びステップS204に移行し、改めてステップS204以降の処理を繰り返す。
一方、上述したようにステップS204でベーパモニタタイマが規定時間VMTIMEに達している場合は、停車時リーク診断を実行すべくステップS208に進む。ステップS208でドレンカットバルブ8が閉じられていることを確認し、ステップS209で停車時リーク診断が実行される。
リーク診断が終了するとステップS210に進み、ドレンカットバルブ8を開弁した後、本ルーチンの処理を終了する。
以上説明した、本発明の第二実施形態に係る蒸発燃料処理システムのリーク診断装置によれば、イグニッションスイッチ20をオフすると一定時間のベーパモニタタイマが起動する。ベーパモニタタイマが作動中は、燃料タンク内にベーパが発生しているかどうかを確認するために、ドレンカットバルブ8を閉弁し、システム系内を閉空間にしてシステム系内の圧力を測定する。
ベーパが発生していれば、閉空間としたシステム系内の圧力はその発生量に応じて上昇する。したがって、ドレンカットバルブ8を開弁状態のままシステム系内の圧力を測定する場合と比べて、燃料タンク10内で診断の精度に影響するほどのベーパが発生しているかどうかをより正確にリーク診断前に検知することができ、精度の見込めない診断を回避することができる。
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
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。 本発明の第一実施形態に係る蒸発燃料処理システムのリーク診断装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第二実施形態に係る蒸発燃料処理システムのリーク診断装置の動作を示す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
7 パージコントロールバルブ(第二の弁)
8 ドレンカットバルブ(第一の弁)
9 大気開放口
10 燃料タンク
11 キャニスタ
13 パージ通路
14 圧力センサ(ガス圧検出手段)
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 (14)

  1. エンジンに供給する燃料を貯蔵する燃料タンクと、
    前記燃料タンクの燃料蒸発ガスを吸着するキャニスタと、
    前記キャニスタの大気開放口を開閉する第一の弁と、
    前記キャニスタとエンジンの吸気通路とを接続するパージ通路と、
    前記パージ通路に介装した第二の弁とを備え、
    エンジンの運転条件に応じて前記第二の弁を開閉して燃料蒸発ガスを前記吸気通路にパージする蒸発燃料処理システムにおいて、
    前記パージ通路のガス圧を検出するガス圧検出手段と、
    エンジン停止状態を検出するエンジン停止状態検出手段と、
    エンジン停止後に前記第一、第二の弁を閉じて蒸発燃料処理システムのリーク診断を実施する手段と、
    前記リーク診断前に、一定のモニタリング時間を設定する時間設定手段と、
    前記設定時間中に、前記検出ガス圧の圧力変化を演算する演算手段と、
    前記演算値に基づい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. 前記時間設定手段は、燃料タンク内で発生するベーパの発生状況をモニタリングするもので、リーク診断よりも短い時間を設定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. 前記演算手段は、前記第一の弁を開弁したままで演算を実施することを特徴とする請求項1または2に記載の蒸発燃料処理システムのリーク診断装置。
  4. 前記演算手段は、前記第一の弁を閉弁して演算を実施することを特徴とする請求項1または2に記載の蒸発燃料処理システムのリーク診断装置。
  5. 前記演算値は、前記検出ガス圧の圧力変化量であることを特徴とする請求項1から4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。
  6. 大気圧を検出する手段を備え、
    前記圧力変化量は、前記検出ガス圧と前記大気圧とに基づいて算出することを特徴とする請求項5に記載の蒸発燃料処理システムのリーク診断装置。
  7. 前記演算値は、前記検出ガス圧の圧力変化速度であることを特徴とする請求項1から4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。
  8. 前記圧力変化速度は、前記検出ガス圧と前回測定された前記検出ガス圧とに基づいて算出することを特徴とする請求項7に記載の蒸発燃料処理システムのリーク診断装置。
  9. 前記判定手段は、前記演算値と第一所定値とを比較して前記リーク診断を許可するか否かを判定する第一判定手段を備えたこと特徴とする請求項1から8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。
  10. 前記第一判定手段は、前記演算値が前記第一所定値未満のときはリーク診断を許可し、前記演算値が前記第一所定値以上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9に記載の蒸発燃料処理システムのリーク診断装置。
  11. 前記第一判定手段がリーク診断を許可している場合に、前記設定時間が終了したときは、前記リーク診断を実施することを特徴とする請求項9または10に記載の蒸発燃料処理システムのリーク診断装置。
  12. 前記判定手段は、前記第一判定後、さらに前記演算値を前記第一所定値より小さい第二所定値と比較して、前記リーク診断を許可するか否かを判定する第二判定手段を備えたことを特徴とする請求項9または10に記載の蒸発燃料処理システムのリーク診断装置。
  13. 前記第二判定手段は、前記演算値が前記第二所定値未満のときはリーク診断を許可し、前記演算値が前記第二所定値以上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12に記載の蒸発燃料処理システムのリーク診断装置。
  14. 前記第一、第二判定手段がリーク診断を許可している場合に、前記設定時間が終了したときは、前記リーク診断を実施することを特徴とする請求項12または13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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