JP2007231814A - 漏れ診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パージ装置の漏れ診断が適正な状態において実施されたか否かを判定すること。
【解決手段】漏れ診断の実行前及び実行後における燃料蒸気濃度である第１及び第２濃度を検出する。第２濃度が第１濃度よりも上昇し、かつその濃度差が所定の正の基準値以上であるか否かに基づいて、パージ装置内の圧力が安定した適正状態において漏れ診断が実施されたか否かを判定する。これにより、例えば、揮発性の高い燃料が使用されていたり、車両がエンジン１の運転停止状態で運搬等されていることに起因して、漏れ診断が適正な状態で実施されなかった場合でも、その旨を判定することができるので、漏れ診断に関する誤診断を防止することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、燃料タンク内において発生した燃料蒸気をキャニスタ内の吸着材に吸着し、当該吸着材に吸着した燃料蒸気を内燃機関の吸気経路にパージするパージ装置に、漏れ孔が生じているか否かの漏れ診断を実施する漏れ診断装置に関する。

パージ装置は、燃料タンクで発生した燃料蒸気の大気への放散を防止するためのもので、燃料タンク内の燃料蒸気を、吸着材を収納したキャニスタ内に導入して、一時的に吸着材に吸着させる。吸着材に吸着された蒸気燃料は、内燃機関の運転時に、吸気管に発生する負圧により吸着材から離脱して混合気となり、パージ通路を介して内燃機関の吸気管に放出（パージ）される。

このようなパージ装置において、燃料蒸気を内燃機関の吸気管に導く通路やキャニスタ等に漏れ孔が生じていると、この漏れ孔から燃料蒸気が大気へ放出されてしまう。このため、パージ装置に漏れ孔が生じた場合には、極力早期にその漏れ孔の発生を検知することが必要である。

このため、例えば特許文献１に記載されるように、パージ装置内の圧力を減圧または加圧したときの装置内の圧力を検出して、その圧力の大きさまたは圧力変化から、パージ装置内に漏れ孔が生じているか否かの漏れ診断を行う漏れ診断装置が提案されている。

このような漏れ診断装置においては、パージ装置内の圧力を検出することによって漏れ孔の有無を診断するので、燃料タンク内の燃料の揺れや燃料タンク内で多量の燃料蒸気が発生する状況など、パージ装置内の圧力が変化しやすい状況では精度の良い診断が困難となる。そのため、特許文献１では、パージ装置内の圧力が安定するアイドリング状態またはエンジン停止後に漏れ診断を実施するようにしている。ただし、エンジン停止直後は、例えば燃料タンクに設けられた燃料ポンプの発熱などの影響で燃料温度が上昇しているため、燃料蒸気が多量に発生し、パージ装置内の圧力が安定しない。従って、エンジン停止後の漏れ診断は、パージ装置内の圧力が安定するのに必要な所定時間が経過したときに実行される。
特開２００４−２９３４３８号公報

しかしながら、エンジン停止から、燃料蒸気の発生が安定化したとみなされる所定時間が経過したときに、漏れ診断を実行した場合であっても、例えば揮発性の高い燃料が使用されている場合には、漏れ診断によってパージ装置内を減圧することによって、燃料蒸気の発生量が増加する場合がある。このような状況において、漏れ診断を実施しても、その燃料蒸気の発生によってパージ装置内の圧力が変化してしまうので、漏れ診断が精度良く実施できないおそれがある。

また、揮発性の高い燃料を使用する場合以外にも、例えば、エンジンを停止した車両が運搬又は牽引されている状態で、当該車両のパージ装置の漏れ診断の実施タイミングとなった場合にも、燃料の揺れや高度変化などによって燃料蒸気が発生して、漏れ診断が精度良く実施できない可能性がある。

本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、漏れ診断が適正な状態において実施されたか否かを判定することが可能な漏れ診断装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の漏れ診断装置は、
燃料タンク内において発生した燃料蒸気をキャニスタ内の吸着材に吸着し、当該吸着材に吸着した燃料蒸気を内燃機関の吸気経路にパージするパージ装置に、漏れ孔が生じているか否かの漏れ診断を実施する診断手段を備えた漏れ診断装置であって、
吸着材に吸着された燃料蒸気が、当該吸着材から離脱して混合気となったときの、混合気中の燃料蒸気状態を計測する状態計測手段と、
所定のタイミングで、診断手段に対してパージ装置の漏れ診断を実施するように指示する指示手段と、
診断手段による漏れ診断の実行前及び実行後における、状態計測手段によって計測される燃料蒸気状態の変化に基づいて、診断手段による前記パージ装置の漏れ診断が、当該漏れ診断を行うべき適正状態で行われたか否かを判定する判定手段とを備えることを特徴とする。

漏れ診断手段は、パージ装置内の圧力（圧力変化）に基づいて、パージ装置内に漏れ孔が生じているか判定する。このため、燃料蒸気状態が変化することによって、パージ装置内の圧力が変動すると、パージ装置の漏れ診断の精度が低下する。

このため、請求項１に記載の漏れ診断装置では、特に、漏れ診断の実行前及び実行後における燃料蒸気状態を計測し、その計測した燃料蒸気状態の変化に基づいて、圧力が安定した適正状態において漏れ診断が実施されたか否かを判定する。これにより、例えば、揮発性の高い燃料が使用されていたり、車両が内燃機関の運転停止状態で運搬等されていることに起因して、漏れ診断が適正な状態で実施されなかった場合でも、その旨を判定することができるので、漏れ診断に関する誤診断を防止することができる。

請求項２に記載したように、状態計測手段は、
絞りを備える計測通路と、
計測通路にガス流を発生させるガス流発生手段と、
ガス流発生手段がガス流を発生させたときに、絞りの下流側の圧力を計測する圧力計測手段と、
計測通路を大気に開放して、当該計測通路に流れるガスを空気とする第１の計測状態と、計測通路をキャニスタに連通して計測通路に流れるガスを燃料蒸気を含む混合気とする第２の計測状態とに切替える第１の計測通路切替手段と、
第１の計測状態において圧力計測手段にて計測される第１の圧力と、第２の計測状態において圧力計測手段にて計測される第２の圧力とに基づいて、燃料蒸気の状態を演算する燃料蒸気状態演算手段とを有し、
診断手段は、
キャニスタから、絞りを迂回しつつ当該絞りの下流側の計測通路に燃料蒸気を含む混合気が流れる第３の計測状態を形成する第２の計測通路切替手段を有し、
第１の計測状態において圧力計測手段にて計測される第１の圧力と、第３の計測状態において圧力計測手段にて計測される第３の圧力とに基づいて、パージ装置の漏れ診断を実施することが好ましい。

計測通路にキャニスタが連通される第２の計測状態となったとき、混合気に含まれる燃料蒸気状態が高くなるほど、混合気の密度が高まるため、絞りによって発生する圧力差が大きくなる。そして、ガス流を空気としたときの絞り下流側の圧力と、混合気としたときの絞り下流側の圧力との圧力比と燃料蒸気状態とは、ほぼ比例関係を有するので、その圧力比から燃料蒸気状態を求めることができる。

ここで、キャニスタから、絞りを迂回しつつ当該絞りの下流側の計測通路に燃料蒸気を含む混合気が流れる第３の計測状態とした場合、燃料タンク及びキャニスタは外部に対して密閉されているので、計測通路内の第３の圧力は、絞りによって発生する第１の圧力よりも低下するはずである。しかしながら、パージ装置におけるキャニスタや燃料蒸気通路に、計測通路の絞りよりも大きな開口径の漏れ孔が生じていると、第３の圧力は第１の圧力よりも低下しない。このように、第１の圧力を基準として、第３の圧力が第１の圧力よりも低下したか否かによって、漏れ孔の発生を判定できる。

そして、上述した構成では、状態計測手段と診断手段とが、計測通路、圧力計測手段、ガス流発生手段等の構成を共用するので、構成の簡略化を図ることができる。

請求項３に記載したように、指示手段は、内燃機関の運転停止後、第１の所定時間が経過すると、診断手段に対してパージ装置の漏れ診断を実施するように指示し、判定手段によって、診断手段によるパージ装置の漏れ診断が適正状態において行われなかったと判断された場合、指示手段は、当該漏れ診断の実施後、第２の所定時間が経過したときに、再度、診断手段に対してパージ装置の漏れ診断を実施するように指示することが好ましい。

内燃機関の運転停止後に、パージ装置内の圧力が安定して、漏れ診断に好適な状況となるまでの時間は、車両の置かれた環境（外気温、日射、地面からの輻射熱、風）などの影響によって変動する。そのため、従来は、内燃機関の運転停止から所定時間経過したときに漏れ診断を行うようにする場合、その所定時間を、パージ装置内の圧力が安定するのに最も時間がかかる環境条件においても漏れ診断の精度が確保できるように、充分に長く設定していた。従って、内燃機関の運転停止後からその所定時間が経過する前に、内燃機関が再始動されてしまう可能性が増し、その結果、漏れ診断の機会が少なくなってしまう恐れがあった。

それに対して、上述した漏れ診断装置では、漏れ診断が適正な状態で行われたか否かを判定することができるので、内燃機関の運転停止後に漏れ診断を実施するまでの経過時間である第１の所定時間を、従来に比較して短く設定することが可能となる。つまり、第１の所定時間経過後に、漏れ診断を実施してみて、そのときの状態が漏れ診断に適した状態であれば、その漏れ診断結果をそのまま使用する。逆に、漏れ診断に適さない状態であると判定されたときには、さらに、第２の所定時間が経過したときに、再度、パージ装置の漏れ診断を実施する。このようにすれば、パージ装置内が、漏れ診断に適した状態となったときに、漏れ診断を応答性良く実施することができる。

さらに、請求項４に記載したように、指示手段による漏れ診断の実施指示は、判定手段によって診断手段によるパージ装置の漏れ診断が適正状態において行われたと判定されるまで、第２の所定時間の経過毎に繰返しなされることが好ましい。これにより、パージ装置内の圧力が安定した適正状態において、漏れ診断を行う機会を増加させることができる。

請求項５に記載したように、判定手段は、漏れ診断実行後の燃料蒸気状態が、漏れ診断実行前の燃料蒸気状態よりも上昇し、かつその状態差が所定の閾値以上である場合に、漏れ診断が、適正状態において行われなかったと判定することが好ましい。漏れ診断中に、燃料蒸気状態が増加して圧力が上昇したとき、特に、漏れ診断について誤判定し易いためである。

以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態による漏れ診断機能を備えたパージ装置の構成を示す構成図である。本実施形態による燃料蒸気処理装置は、例えば自動車のエンジンに適用される。

内燃機関であるエンジン１の燃料タンク１１は、蒸気導入通路であるエバポライン１２を介してキャニスタ１３と接続されている。キャニスタ１３内には吸着材１４が充填されており、燃料タンク１１内で発生した燃料蒸気を吸着材１４で一時的に吸着する。キャニスタ１３はパージライン１５を介してエンジン１の吸気管２と接続されている。パージライン１５にはパージバルブ１６が設けられ、その開き時にはキャニスタ１３と吸気管２とが連通するようになっている。

キャニスタ１３における、エバポライン１２の接続位置と、パージライン１５の接続位置との間の、キャニスタ１３の内部に吸着材１４に達する仕切板１４ａが設けられ、エバポライン１２から導入された燃料蒸気が、吸着材１４に吸着されることなく、パージライン１５から放出されることを防止している。また、キャニスタ１３には、後述するように大気ライン１７も接続されている。この大気ライン１７の接続位置とパージライン１５の接続位置との間の、キャニスタ１３の内部には、吸着材１４の充填深さとほぼ同じ深さの仕切板１４ｂが設けられている。これにより、エバポライン１２から導入された燃焼蒸気が大気ラインから放出されることを防止するようにしている。

パージバルブ１６は電磁弁であり、エンジン１の各部を制御する電子制御ユニット（図示せず）によって開度が調整される。パージライン１５を流れる燃料蒸気を含む混合気の流量は、パージバルブ１６の開度によって制御され、その流量が制御された混合気が、スロットルバルブ３によって発生される吸気管２内の負圧により吸気管２内にパージされ、インジェクタ４からの噴射燃料とともに燃焼される（以下、適宜、パージされる燃料蒸気を含む混合気をパージガスという）。

キャニスタ１３には、先端がフィルタを介して大気に開放する大気ライン１７が接続されている。この大気ライン１７には、キャニスタ１３を大気ライン１７とポンプ２３の吸入側のいずれかに連通させる切替弁１８が設けられている。この切替弁１８は、電子制御ユニットによる非駆動時には、キャニスタ１３を大気ライン１７に連通させる第１位置にあり、駆動時に、キャニスタ１３を後述する絞り２３を迂回してポンプ２３の吸入側に連通させる第２位置に切替られる。切替弁１８が第２位置に切替えられるのは、エバポライン１２、パージライン１５キャニスタ１３等に燃焼蒸気の漏れを生じさせる漏れ孔が生じているか否かをチェックする漏れ診断時である。この漏れ診断については、後に詳細に説明する。

パージライン１５から分岐する分岐ライン１９は、２位置弁２１の一方の入力ポートに接続されている。また、２位置弁２１の他方の入力ポートには、フィルタを介して大気に開放されるポンプ２５の吐出ライン２６から分岐する空気供給ライン２０が接続されている。２位置弁２１の出力ポートは、計測ライン２２に接続されている。２位置弁２１は、上述した電子制御ユニットによって、空気供給ライン２０を計測ライン２２に接続する第１位置、及び分岐ライン１９を計測ライン２２に接続する第２位置のいずれかに切替えられる。なお、電子制御ユニットによる非駆動時、２位置弁２１は第１位置となるように構成されている。

計測ライン２２には、絞り２３、及び、ポンプ２５が設けられている。ガス流発生手段であるポンプ２５は電動ポンプであり、駆動時に絞り２３側を吸入側として計測ライン２２にガスを流動させるもので、その駆動のオンオフおよび回転数が電子制御ユニットにより制御される。電子制御ユニットは、ポンプ２５を駆動する際、その回転数が予め設定した所定値で一定となるように制御する。従って、切替弁１８は第１位置のまま、２位置弁２１を第１の位置とした状態で、電子制御ユニットがポンプ２５を駆動すると、計測ライン２２を空気が流動する「第１の計測状態」となる。また、２位置弁２１を第２の位置とした状態でポンプ２５を駆動すると、大気ライン１７、キャニスタ１３、分岐ライン１９までのパージライン１５の一部、及び分岐ライン１９を介して供給されるパージガスが計測ライン２２を流動する「第２の計測状態」となる。

また、計測ライン２２には、絞り２３の下流側、すなわち、絞り２３とポンプ２５との間に、空気やパージガスが流動したときに、絞り２３によって発生する圧力（負圧）を計測する圧力センサ２４が接続されている。この圧力センサ２４によって計測された圧力は、電子制御ユニットに出力される。

電子制御ユニットは、吸気管２に設けられて吸入空気量を調整するスロットルバルブ３の開度やインジェクタ４からの燃料噴射量等を、種々のセンサによって検出された検出値に基づいて制御する。例えば、吸気管２に設けたエアフローセンサにより検出される吸入空気量及び吸気圧センサにより検出される吸気圧、排気管５に設けた空燃比センサ６により検出される空燃比の他、イグニッション信号、エンジン回転数、エンジン冷却水温、アクセル開度等に基づいて、燃料噴射量やスロットル開度等を制御する。

電子制御ユニットは、上述したような制御の他に燃料蒸気を処理するためのパージ制御も実行する。このパージ制御について、図２に示すパージ制御のフローチャートに基づいて説明する。なお、本フローチャートに示すパージ制御は、エンジン１が運転を開始すると実行される。

まず、ステップＳ１０１では濃度検出条件が成立しているか否かを判定する。濃度検出条件はエンジン水温、油温、エンジン回転数などの運転状態を表す状態量が所定の領域にあるときに成立し、後述する燃料蒸気のパージの実施を許可するパージ実施条件が成立するよりも先に成立するように設定してある。

パージ実施条件は、例えばエンジン冷却水温が所定値Ｔ1以上となってエンジン暖機完了と判断されると成立するように設定される。従って、濃度検出条件は、エンジン暖機中に成立する必要があるため、例えば冷却水温が所定値Ｔ1よりも低めに設定した所定値Ｔ２以上であるときに成立するように設定される。また、エンジン運転中で燃料蒸気のパージが停止されている期間（主に減速中）も濃度検出条件が成立するように設定する。なお、本パージ装置を、内燃機関と電動モータとを駆動源とするハイブリッド車に適用する場合は、エンジンを停止してモータにより走行しているときも濃度検出条件が成立するように設定する。

ステップＳ１０１において、濃度検出条件が成立したと判定されると、ステップＳ１０２に進み、パージガスにおける燃料蒸気の濃度を検出する。この濃度検出方法を、図３の各部の作動状態を示す作動波形図を用いて説明する。なお、濃度検出前の図３におけるＡ期間において、各部は初期状態にある。具体的には、パージバルブ１６は閉じられており、切替弁１８はキャニスタ１３を大気ライン１７に連通させる第１位置となっており、２位置弁２１は、空気供給ライン２０を計測ライン２２に接続する第１位置となっている。このため、初期状態において、圧力センサ２４によって検出される圧力はほぼ大気圧と同じになっている
まず、本発明における「第１の計測状態」に相当する、計測ライン２２にガス流として空気を流動させた状態で、圧力センサ２４により圧力Ｐ０の測定を行う。この空気流による圧力Ｐ０の測定は、図３の作動波形図のＢ期間において実行されるもので、２位置弁２１を第１位置に保持したまま、ポンプ２５を駆動することによりなされる。この場合、計測ライン２２には空気供給ライン２１を介して空気が供給されるので、圧力センサ２４は、空気が計測ライン２２を流動したときに絞り２３によって発生する圧力（負圧）を検出する。

なお、このとき、圧力センサ２４は、ポンプ２５の駆動後、例えば所定時間間隔で、絞り２３の下流側の圧力を繰返し検出する。そして、ポンプ２５の一定回転数に応じた速度で空気流が流動する定常状態となったときの、空気流の圧力Ｐ０の収束値を測定する。

次に、本発明における「第２の計測状態」に相当する、計測ライン２２にガス流としてパージガスを流動させた状態で、圧力Ｐ１の測定を行う。このパージガス流による圧力Ｐ１の測定は、図３の作動波形図のＣ期間において実行されるもので、２位置弁２１を第２位置に切替えつつ、ポンプ２５を駆動することによりなされる。この場合、計測ライン２２には、大気ライン１７、キャニスタ１３、分岐ライン１９までのパージライン１５の一部、及び分岐ライン１９を介して供給されるパージガスが流動する。すなわち、大気ライン１７から導入される空気がキャニスタ１３内を流動することにより、燃料蒸気と空気との混合気であるパージガスとなり、パージライン１５の一部及び分岐ライン１９を介して計測ライン２２に供給される。従って、パージガス流による圧力測定時には、圧力センサ２４が、パージガスが計測ライン２２を流動したときに絞り２３によって発生する圧力（負圧）を検出する。

このとき、圧力センサ２４は、空気流による圧力測定時と同様に、ポンプ２５の駆動後、例えば所定時間間隔で、絞り２３の下流側の圧力を繰返し検出する。このようにして、パージガス流による圧力Ｐ１の収束値を測定する。

空気流による圧力Ｐ０及びパージガス流による圧力Ｐ１が測定されると、圧力Ｐ０及びＰ１に基づいて燃料蒸気濃度を算出し、後述するパージ制御に利用するために記憶する。なお、燃料蒸気濃度は、それぞれの圧力Ｐ０，Ｐ１の圧力比に所定の係数を乗じることによって求めることができる。

上述した濃度検出が終了すると、パージ装置における各部の状態を、パージ実施条件成立待ち状態にする。このパージ実施条件成立待ち状態への切替処理は、図３の作動波形図のＤ期間に相当し、２位置弁２１を第１位置に切替えつつ、ポンプ２５の駆動を停止させることによってなされる。このパージ実施条件成立待ち状態は、初期状態と同様である。

続くステップＳ１０３では、パージ実施条件が成立しているか否かを判定する。パージ実施条件は一般的なパージ装置と同様に、エンジン水温、油温、エンジン回転数などの運転状態に基づいて判断される。このステップＳ１０３において、パージ実施条件が成立したと判定されると、ステップＳ１０４に進んで、パージを実施する。

パージの実施時には、エンジン運転状態を検出し、検出されたエンジン運転状態に基づいて、パージガス流量を算出する。例えば、このパージガス流量は、現在のスロットル開度などのエンジン運転状態のもとで要求される燃料噴射量に相当する量の燃料を、パージガスとインジェクタ４からの噴射燃料によって供給するように、インジェクタ４で制御可能な燃料噴射量の下限値などに基づいて算出される。そして、このパージガス流量を実現するためのパージバルブ１６の開度を、燃料蒸気濃度に基づいて演算する。このようにして演算された開度に従って、パージバルブ１６を開く。これにより、パージを実施しても、空燃比を狙いとする値に精度良く制御することができる。

このパージの実施期間は、図３の作動波形図のＥ期間に相当する。この場合、２位置弁２１及び切替弁１８をそれぞれ第１位置に保持しつつ、パージバルブ１６を演算された開度となるように開く。この結果、吸気管２内の負圧によって、キャニスタ１３の吸着材１４から燃料蒸気が離脱し、この燃料蒸気を含むパージガスがパージライン１５からパージされる。

一方、パージ実施条件が不成立であると判定された及びパージが実施された場合には、ステップＳ１０５で燃料蒸気濃度の検出から所定時間が経過したか否かを判定する。このステップＳ１０５において、まだ所定時間経過していないと判定されると、ステップＳ１０３の処理に戻る。一方、燃料蒸気濃度の検出から所定時間が経過したと判定されると、ステップＳ１０１の処理に戻り、あらためて燃料蒸気濃度を検出する処理が実行され、燃料蒸気濃度が最新値に更新される。

なお、ステップＳ１０１において、濃度検出条件が非成立であると判定されると、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６ではイグニッションキーがオフされたか否かを判定する。このステップＳ１０６の処理にて、イグニッションキーがオフされていないと判定されると、ステップＳ１０１の処理に戻る。一方、イグニッションキーがオフされたと判定されると、図２に示すフローチャートによる処理を終了する。

次に、本実施形態におけるパージ装置の漏れ診断機能について説明する。図１に示すように、パージ装置における、エバポライン１２、キャニスタ１３、及び、パージバルブ１６に至るパージライン１５などは、燃料蒸気が拡散可能となっている。従って、パージ装置において、燃料蒸気が拡散する範囲に漏れ孔が生じていると、この漏れ孔から燃料蒸気が大気へ放出されてしまう。本実施形態によるパージ装置は漏れ診断機能を有している。図３は、本実施形態における漏れ診断機能を実行するための診断処理を示すフローチャートであり、以下、このフローチャートに沿って説明する。

図３のフローチャートにおける、ステップＳ２０１では、漏れ診断実施条件が成立しているか否かを判定する。この漏れ診断実施条件は、車両運転時間が一定時間以上継続していたり、外気温が一定以上のときに成立するように設定される。なお、米国のＯＢＤ規制では次の条件を満たすと漏れ検査実施条件成立となる。すなわち、気温２０°Ｆ以上でかつ標高８０００フィート未満で６００秒以上運転していること、時速２５マイル以上での運転が累積３００秒以上であること、連続して３０秒以上のアイドリングを含んでいること、である。

ステップＳ２０１にて漏れ診断実施条件が成立していないと判定されると、図３のフローチャートに示す診断処理を終了する。一方、漏れ診断実施条件が成立したと判定されると、ステップＳ２０２でイグニッションキーがオフされたか否か、すなわちエンジン１の運転が停止されたか否かを判定する。この判定ステップにて、イグニッションキーがオフされていないと判定されると、イグニッションキーがオフされるまで待機する。

ステップＳ２０２にて、イグニッションキーがオフされ、エンジン１が停止されたと判定されると、ステップＳ２０３に進み、エンジン１の停止から第１の所定時間が経過したか否かを判定する。この第１の所定時間は、エンジン１が運転を停止した後に、パージ装置内の圧力が安定するまでの最短時間（例えば３時間）に設定されている。つまり、エンジン１の停止後に、パージ装置内の圧力が安定して、漏れ診断に好適な状況となるまでの時間は、車両の置かれた環境（外気温、日射、地面からの輻射熱、風）などの影響によって変動する（例えば３〜５時間の範囲で変動する）。本実施形態では、この変動時間の内、最も短い時間を参考にして、第１の所定時間を設定している。ステップＳ２０３において、第１の所定時間が経過したと判定されると、ステップＳ２０４の処理に進み、まだ第１の所定時間が経過していないと判定されると、第１の所定時間が経過するまで待機する。

ステップＳ２０４では、漏れ診断を実施する前に、パージガスにおける燃料蒸気状態として、燃料蒸気濃度（第１濃度）の検出を行う。なお、燃料蒸気濃度の濃度検出は、上述したと同様の手順で実施される。続くステップＳ２０５では、漏れ診断ルーチンが実行される。この漏れ診断ルーチンに関して、後に詳細に説明する。そして、ステップＳ２０５の漏れ診断ルーチンの実行後には、ステップＳ２０６において、再度、パージガスにおける燃料蒸気状態として燃料蒸気濃度（第２濃度）の検出を行う。

ステップＳ２０７では、漏れ診断が、漏れ診断を行うべき適正状態において実行されたか否かを判定する。具体的には、漏れ診断実行後の濃度である第２濃度が、漏れ診断実行前の濃度である第1濃度よりも上昇しており、かつその濃度差が所定の正の基準値以上であるか否かを判定する。このように、漏れ診断後の濃度が、漏れ診断前の濃度よりも、所定の基準値以上上昇したかどうかを判定するのは、このような条件が成立したとき、特に、漏れ診断について誤判定し易いためである。つまり、このような条件が成立した場合には、漏れ診断ルーチンの実行中に、燃料蒸気濃度の上昇により、パージ装置内の圧力が変動（上昇）したものとみなすことができる。この場合、例えば、漏れ孔が生じていないにも係らず、検出される圧力（負圧）が高くなる影響で、誤って漏れ孔が発生していると誤判定してしまう可能性が生じる。そのため、ステップＳ２０７の判定処理において「Ｙｅｓ」と判定された場合には、ステップＳ２０８に進んで、漏れ診断ルーチンによる診断結果をクリアする。

その後、ステップＳ２０９において、ステップＳ２０５による漏れ診断ルーチンの実行から第２の所定時間が経過したか否かを判定する。この第２の所定時間は、第１の所定時間よりも短い時間、たとえば３０分や１時間に設定される。そして、この第２の所定時間が経過したと判定されたとき、ステップＳ２０４からの処理を繰返す。

上述したように、本実施形態では、第１の所定時間が、パージ装置内の圧力が安定するまでの最短時間に設定されている。さらに、第１の所定時間が経過時に漏れ診断が実施されたときのパージ装置内の状態が、漏れ診断に適した状態ではないと判定されると、第２の所定時間経過後に、再度、漏れ診断を実行するようにしている。従って、パージ装置が、漏れ診断に適した状態となったときに、漏れ診断を応答性良く実施することができる。

なお、ステップＳ２０７の判定処理において「Ｙｅｓ」と判定される限り、繰返し漏れ診断ルーチンが実行される。これにより、パージ装置内の圧力が安定した適正状態にて、漏れ診断を行う機会を増加させることができる。ただし、エンジン１の停止後の漏れ診断ルーチンの実行回数に制限を設けても良い。例えば、揮発性の高い燃料を使用している場合に、何度も漏れ診断ルーチンが実行されると、無駄にバッテリの電力を消費してしまうためである。

ステップＳ２０７の判定処理において「Ｎｏ」と判定された場合には、漏れ診断が、パージ装置内の圧力が安定した適正な状態において実施されたとみなすことができるので、そのまま処理を終了する。この場合、ステップＳ２０５において実行された漏れ診断ルーチンによる診断結果が保持される。

次に、漏れ診断ルーチンについて、図３の作動波形図及び図５のフローチャート等に基づいて説明する。なお、作動波形図における期間Ｆは、漏れ診断ルーチンの実施待ち期間であり、期間Ｇ及び期間Ｈが漏れ診断ルーチンによる漏れ診断期間に当たる。また、図３の作動波形図においては、簡略化のため、漏れ診断ルーチンの前後の濃度検出のための各部の動作は両略してある。

まず、ステップＳ３０１では、ポンプ２５をオンする。このとき、パージ装置における切替弁１８及び２位置弁２１はともに第１位置にある。従って、このときの状態は、濃度計測における「第１の状態」と等価であり、図６に示すように、空気が計測通路２２を流通し、絞り２３によって圧力（負圧）が生じる。ステップＳ３０２では変数ｉを０に初期化する。そして、ステップＳ３０３では圧力Ｐ（ｉ）を測定する。

ステップＳ３０４では、直前の測定圧力Ｐ（ｉ−１）と今回の測定圧力Ｐ（ｉ）との差（Ｐ（ｉ−１）−Ｐ（ｉ））をしきい値Ｐａと比較し、その差（Ｐ（ｉ−１）−Ｐ（ｉ））がしきい値Ｐａよりも小さいか否かを判定する。すなわち、図３のＧ期間に示すように、測定圧力Ｐ（ｉ）はポンプ２５の駆動開始から時間の経過とともに低下していき、その後、絞り２３の通路断面積などで規定される圧力値に徐々に収束していく。ステップＳ３０４の処理は、測定圧力が収束値に達したか否かを判定するためのものである。

ステップＳ３０４において「Ｎｏ」と判定されると、ステップＳ３０５で変数ｉをインクリメントし、ステップＳ３０３の処理に戻る。一方、ステップＳ３０４において「Ｙｅｓ」と判定されると、ステップＳ３０６の処理に進む。ステップＳ３０６では、漏れ診断の基準圧力Ｐ０にＰ（ｉ）を代入する。これにより、基準圧力Ｐ０は、空気が計測通路２２を流通した際に絞り２３によって生じる圧力に設定される。

ステップＳ３０７では、切替弁１８を第２位置に切替えて、パージ装置を、図３のＨ期間に示す状態にする。この場合、燃料タンク１１、エバポライン１２、キャニスタ１３、パージライン１５などに存在しているパージガスが、ポンプ２５によって、図７に示すように、絞り２３を迂回しつつその絞り２３の下流側の計測通路２２に吸引され、パージ装置内が減圧される。

このときの測定圧力Ｐ（ｉ）の収束圧力は、パージ装置内が密閉されているので、漏れ孔が生じていない場合には、基準圧力Ｐ０よりも低下する。換言すれば、測定圧力Ｐ（ｉ）の収束圧力が、基準圧力Ｐ０まで低下しない場合、パージ装置には、絞り２３の通路断面積よりも大きな開口径の漏れ孔が生じていると判定することができる。従って、ステップＳ３０８〜Ｓ３１４において、測定圧力Ｐ（ｉ）と基準の圧力Ｐ０との比較を行うとともに、その比較結果に基づいて漏れ孔の発生の有無に応じた正常・異常判定を行う。

すなわち、ステップＳ３０８では、変数ｉを０に初期化する。ステップＳ３０９では圧力Ｐ（ｉ）を測定し、ステップＳ３１０で測定圧力Ｐ（ｉ）を基準圧力Ｐ０と比較する。このステップＳ３１０において「Ｙｅｓ」と判定されると、パージ装置に漏れ孔は発生していないとみなしえるので、ステップＳ３１３にて漏れが生じていない旨の正常判定結果を保存する。一方、ステップＳ３１０において「Ｎｏ」と判定されると、ステップＳ３１１の処理に進む。なお、Ｈ期間における圧力計測初期の段階では、通常、測定圧力Ｐ（ｉ）は基準圧力Ｐ０まで低下しておらず、ステップＳ５１０では「Ｎｏ」と判定される。

ステップＳ３１１では、上述したステップＳ５０４と同様に、直前の測定圧力Ｐ（ｉ−１）と今回の測定圧力Ｐ（ｉ）との差（Ｐ（ｉ−１）−Ｐ（ｉ））をしきい値Ｐａと比較することにより、測定圧力Ｐ（ｉ）が収束圧力に達したか否かを判定する。このステップＳ３１１において「Ｎｏ」と判定されると、ステップＳ３１２で変数ｉをインクリメントし、ステップＳ３０９の処理に戻る。一方、ステップＳ３１１にて「Ｙｅｓ」と判定された場合には、測定圧力Ｐ（ｉ）が収束圧力に達しているにも係わらず、基準圧力Ｐ０まで低下していないため、パージ装置内に絞り２３の通路断面積以上の開口径を持つ漏れ孔が生じているとみなしえる。このため、ステップＳ３１４に進んで、漏れが生じている旨の異常判定が結果を保存する。

なお、上述したように、漏れ孔が生じているか否かの判定の基準は絞り２３の通路断面積であり、絞り２３は、異常と判断する漏れ孔の面積を考慮して設定することになる。

ステップＳ３１５では、ポンプ２５をオフし、切替弁１８を第１位置に切り替えて、パージ装置の状態を初期状態とする。

このように、本実施形態によれば、燃料蒸気濃度計測用の計測ライン２２、絞り２３、ポンプ２５や圧力センサ２４を利用してパージ装置の漏れ診断を行うことができので、構成の簡略化を図ることができる。

以上、説明したように、本実施形態によれば、漏れ診断の実行前及び実行後における燃料蒸気濃度を計測し、その計測した燃料蒸気濃度の変化に基づいて、パージ装置内の圧力が安定した適正状態において漏れ診断が実施されたか否かを判定する。これにより、例えば、揮発性の高い燃料が使用されていたり、車両が内燃機関の運転停止状態で運搬等されていることに起因して、漏れ診断が適正な状態で実施されなかった場合でも、その旨を判定することができるので、誤診断を防止することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々、変形して実施することが可能である。

例えば、上述した実施形態では、計測ライン２２に空気を流したときに絞り２３によって発生する圧力と、パージガスを流したときに発生する圧力との比から、パージガスの燃料蒸気濃度を算出したが、パージガス中の燃料蒸気濃度を、直接的に計測するセンサ（例えばＡ／Ｆセンサ）を用いても良い。

本発明の実施形態による燃料蒸気処理装置の構成を示す構成図である。 パージ制御のフローチャートである。 パージ装置の各部の作動状態を示す作動波形図である。 漏れ診断処理を示すフローチャートである。 漏れ診断ルーチンを示すフローチャートである。 空気流による基準圧力Ｐ０の測定時における、パージ装置各部の作動状態を説明するための説明図である。 パージ装置内を減圧して、その減圧圧力の測定時における、パージ装置各部の作動状態を説明するための説明図である。

符号の説明

１ エンジン
２ 吸気管
１１ 燃料タンク
１２ エバポライン
１３ キャニスタ
１４ 吸着材
１５ パージライン
１６ パージ制御弁
１７ 大気ライン
１８ 切替弁
１９ 分岐ライン
２０ 空気供給ライン
２１ ２位置弁
２２ 計測ライン
２３ 絞り
２４ 圧力センサ
２５ ポンプ

Claims (5)

1. 燃料タンク内において発生した燃料蒸気をキャニスタ内の吸着材に吸着し、当該吸着材に吸着した燃料蒸気を内燃機関の吸気経路にパージするパージ装置に、漏れ孔が生じているか否かの漏れ診断を実施する診断手段を備えた漏れ診断装置であって、
   前記吸着材に吸着された燃料蒸気が、当該吸着材から離脱して混合気となったときの、混合気中の燃料蒸気状態を計測する状態計測手段と、
   所定のタイミングで、前記診断手段に対して前記パージ装置の漏れ診断を実施するように指示する指示手段と、
   前記診断手段による漏れ診断の実行前及び実行後における、前記状態計測手段によって計測される燃料蒸気状態の変化に基づいて、前記診断手段による前記パージ装置の漏れ診断が、当該漏れ診断を行うべき適正状態で行われたか否かを判定する判定手段とを備えることを特徴とする漏れ診断装置。
2. 前記状態計測手段は、
   絞りを備える計測通路と、
   前記計測通路にガス流を発生させるガス流発生手段と、
   前記ガス流発生手段がガス流を発生させたときに、前記絞りの下流側の圧力を計測する圧力計測手段と、
   前記計測通路を大気に開放して、当該計測通路に流れるガスを空気とする第１の計測状態と、前記計測通路を前記キャニスタに連通して前記計測通路に流れるガスを燃料蒸気を含む混合気とする第２の計測状態とに切替える第１の計測通路切替手段と、
   前記第１の計測状態において前記圧力計測手段にて計測される第１の圧力と、前記第２の計測状態において前記圧力計測手段にて計測される第２の圧力とに基づいて、前記燃料蒸気の状態を演算する燃料蒸気状態演算手段とを有し、
   前記診断手段は、
   前記キャニスタから、前記絞りを迂回しつつ当該絞りの下流側の前記計測通路に燃料蒸気を含む混合気が流れる第３の計測状態を形成する第２の計測通路切替手段を有し、
   前記第１の計測状態において前記圧力計測手段にて計測される第１の圧力と、前記第３の計測状態において前記圧力計測手段にて計測される第３の圧力とに基づいて、前記パージ装置の漏れ診断を実施することを特徴とする請求項１に記載の漏れ診断装置。
3. 前記指示手段は、前記内燃機関の運転停止後、第１の所定時間が経過すると、前記診断手段に対して前記パージ装置の漏れ診断を実施するように指示し、前記判定手段によって、前記診断手段による前記パージ装置の漏れ診断が前記適正状態において行われなかったと判断された場合、前記指示手段は、当該漏れ診断の実施後、第２の所定時間が経過したときに、再度、前記診断手段に対して前記パージ装置の漏れ診断を実施するように指示することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の漏れ診断装置。
4. 前記指示手段による漏れ診断の実施指示は、前記判定手段によって前記診断手段による前記パージ装置の漏れ診断が前記適正状態において行われたと判定されるまで、前記第２の所定時間の経過毎に繰返しなされることを特徴とする請求項３に記載の漏れ診断装置。
5. 前記判定手段は、漏れ診断実行後の燃料蒸気状態が、漏れ診断実行前の燃料蒸気状態よりも上昇し、かつその状態差が所定の閾値以上である場合に、前記漏れ診断が、前記適正状態において行われなかったと判定することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の漏れ診断装置。

Images