JP2019218892A - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な装置構成でパージ通路の異常の有無を診断できる蒸発燃料処理装置を提供する。【解決手段】本開示の一態様は、キャニスタ１１からパージ通路１２を介して吸気通路ＩＰに蒸発燃料を含むパージガスを導入する蒸発燃料処理装置１において、パージポンプ１３を運転させた状態でパージ弁１４を開閉弁させたときに、エアフロメータＡＭによる吸気通路ＩＰの吸入空気量の検出値の変化量δが所定値α以下の場合には、パージ通路１２に異常があると診断するパージ通路診断部３１を有する。【選択図】図１

Description

本開示は、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を、吸気通路を介して内燃機関に供給する蒸発燃料処理装置に関する。

従来技術として、特許文献１に蒸発燃料処理システムが開示されている。この蒸発燃料処理システムは、パージ通路の圧力を検出する圧力検出部を有しており、パージポンプを運転させた状態において圧力検出部によるパージ通路の圧力の検出結果に基づいてパージ通路の異常を検出している。

特開２０１８−３１３６１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された蒸発燃料処理システムは、パージ通路の異常を検出するためにパージ通路の圧力を検出する圧力検出部を別途設ける必要があるため、蒸発燃料処理システムの構成が複雑になり、装置の体格とコストが増大する。

そこで、本開示は上記した問題点を解決するためになされたものであり、簡素な装置構成でパージ通路の異常の有無を診断できる蒸発燃料処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、蒸発燃料を貯留するキャニスタと、内燃機関に接続する吸気通路と前記キャニスタとに接続するパージ通路と、前記パージ通路に設けられるパージポンプと、前記パージ通路における前記パージポンプの下流に設けられるパージ弁と、を有し、前記キャニスタから前記パージ通路を介して前記吸気通路に前記蒸発燃料を含むパージガスを導入する蒸発燃料処理装置において、前記パージポンプを運転させた状態で前記パージ弁を開閉弁させたときに、吸入空気量検出部による前記吸気通路の吸入空気量の検出値の変化量が所定値以下の場合には、前記パージ通路に異常があると診断するパージ通路診断部を有すること、を特徴とする。

この態様によれば、パージ通路に診断用の構成を別途設ける必要がなくパージ通路の異常の有無を診断できる。そのため、蒸発燃料処理装置において、簡素な装置構成でパージ通路の異常の有無を診断できる。したがって、蒸発燃料処理装置の体格やコストを低減できる。

上記の態様においては、前記パージ通路診断部は、前記内燃機関の運転状態が前記吸入空気量が一定となる運転状態であるときに診断すること、が好ましい。

この態様によれば、吸入空気量の変動の影響を受けることなく、精度良くパージ通路の異常の有無を診断できる。

上記の態様においては、前記吸入空気量が一定となる運転状態とは、アイドル状態であること、が好ましい。

この態様によれば、吸入空気量が少ない状況下であるため、パージ弁を開閉弁させたときの吸入空気量検出部の検出値の変化が得られ易くなる。そのため、診断精度が向上する。

上記の態様においては、前記パージガスに含まれる前記蒸発燃料の濃度を検出する蒸発燃料濃度検出部と、前記パージ通路診断部による診断時に、前記蒸発燃料濃度検出部により検出される前記蒸発燃料の濃度に基づいて前記パージガスの流量を制御するパージガス流量制御部と、を有すること、が好ましい。

この態様によれば、パージ弁の開弁時に、吸気通路に過大な蒸発燃料が流入し難くなるため、Ａ／Ｆの荒れ（空燃比の過度な変動）が防止される。

上記の態様においては、前記パージガス流量制御部は、前記パージポンプの回転数を制御すること、が好ましい。

上記の態様においては、前記パージガス流量制御部は、前記パージ弁の開度を制御すること、が好ましい。

本開示の蒸発燃料処理装置によれば、簡素な装置構成でパージ通路の異常の有無を診断できる。

本実施形態の蒸発燃料処理装置およびその周辺の概略構成図である。 第１実施例における制御フローチャートを示す図である。 第１実施例において使用する１次元マップの一例を示す図である。 第２実施例における制御フローチャートを示す図である。 第２実施例において使用する１次元マップの一例を示す図である。 第１実施例における正常診断時の制御タイムチャートを示す図である。 第１実施例における異常診断時の制御タイムチャートを示す図である。

以下、本開示の蒸発燃料処理装置の実施形態について説明する。

＜蒸発燃料処理装置の概要について＞
まず、本実施形態の蒸発燃料処理装置１の概要について説明する。蒸発燃料処理装置１は、自動車等の車両に搭載される。

ここで、図１に示すように、車両に搭載されるエンジンＥＮ（内燃機関）には、エンジンＥＮに空気（吸入空気）を供給するための吸気通路ＩＰが接続されている。吸気通路ＩＰには、当該吸気通路ＩＰを開閉してエンジンＥＮに流入する空気量（吸入空気量）を制御するスロットルバルブＴＨＲ（吸気通路開閉弁）が設けられている。吸気通路ＩＰにおけるスロットルバルブＴＨＲの上流（吸入空気の流れ方向の上流側）には、吸気通路ＩＰに流入する空気から異物を除去するエアクリーナＡＣが設けられている。これにより、吸気通路ＩＰでは、スロットルバルブＴＨＲが開弁すると、空気がエアクリーナＡＣを通過してエンジンＥＮに向けて吸入される。また、吸気通路ＩＰにおけるエアクリーナＡＣ付近、すなわち、吸気通路ＩＰにおける後述するパージ通路１２との接続部の上流には、エンジンＥＮに流入する空気量（吸入空気量）を検出するエアフロメータＡＭが設けられている。

本実施形態の蒸発燃料処理装置１は、燃料タンクＦＴ内の蒸発燃料を、吸気通路ＩＰを介してエンジンＥＮに供給する装置である。図１に示すように、蒸発燃料処理装置１は、キャニスタ１１と、パージ通路１２と、パージポンプ１３と、パージ弁１４と、制御部１５などを有する。

キャニスタ１１は、燃料タンクＦＴに接続されており、燃料タンクＦＴから流入される蒸発燃料を貯留する。

パージ通路１２の一端は、キャニスタ１１に接続されている。これにより、キャニスタ１１内のパージガス（蒸発燃料を含む気体）は、パージ通路１２に流入する。パージ通路１２の他端は、吸気通路ＩＰにおけるスロットルバルブＴＨＲよりもエアクリーナＡＣ側（即ち上流側）に接続されている。これにより、パージ通路１２内のパージガスは、吸気通路ＩＰに導入される。

パージポンプ１３は、パージ通路１２に設けられている。パージポンプ１３は、パージ通路１２にパージガスを送出し、パージ通路１２に送出されたパージガスを吸気通路ＩＰに供給する。

パージ弁１４は、パージ通路１２において、パージポンプ１３の下流（パージガスの流れ方向の下流側）に、すなわち、パージポンプ１３と吸気通路ＩＰとの間に設けられている。パージ弁１４の閉弁時（弁が閉まった状態のとき）には、パージ通路１２のパージガスは、パージ弁１４によって停止され、吸気通路ＩＰに向かって流れない。一方、パージ弁１４の開弁時（弁が開いた状態のとき）には、パージガスは吸気通路ＩＰに向かって流入する。

制御部１５は、車両に搭載されたＥＣＵ（不図示）の一部であり、ＥＣＵの他の部分（例えばエンジンＥＮを制御する部分）と一体的に配置されている。なお、制御部１５は、ＥＣＵの他の部分と別に配置されていてもよい。制御部１５は、ＣＰＵとＲＯＭ，ＲＡＭ等のメモリを含む。制御部１５は、メモリに予め格納されているプログラムに応じて、蒸発燃料処理装置１を制御する。具体的には、制御部１５は、パージポンプ１３やパージ弁１４に信号を出力してパージポンプ１３やパージ弁１４を制御する。なお、制御部１５は、パージ弁１４を制御する際には、デューティ制御を行う。すなわち、制御部１５は、パージ弁１４に出力する信号のデューティ比を調整することによって、パージ弁１４の開弁時間を調整する。

このような構成の蒸発燃料処理装置１において、エンジンＥＮの運転中にパージ条件が成立すると、制御部１５は、パージ弁１４についてデューティ制御を行うことによってパージ制御を実行する。「パージ制御」とは、パージガスをキャニスタ１１からパージ通路１２を経て吸気通路ＩＰにおけるスロットルバルブＴＨＲの上流へ導入する制御である。

そして、パージ制御が実行されている間、エンジンＥＮには、吸気通路ＩＰに吸入される空気と、燃料タンクＦＴからインジェクタ（不図示）を介して噴射される燃料と、パージ制御により吸気通路ＩＰに供給されるパージガス（蒸発燃料を含むガス）と、が供給される。そして、制御部１５は、インジェクタの噴射時間とパージ弁１４のデューティ比を調整することによって、エンジンＥＮの空燃比（Ａ／Ｆ）を最適な空燃比（例えば理想空燃比）に調整する。

また、本実施形態では、図１に示すように、蒸発燃料処理装置１は、パージ濃度検出部２１（蒸発燃料濃度検出部）を有する。パージ濃度検出部２１は、パージガスに含まれる蒸発燃料の濃度（パージ濃度）を検出する。

また、本実施形態では、図１に示すように、制御部１５は、パージ通路診断部３１と、パージガス流量制御部３２を備えている。パージ通路診断部３１は、詳しくは後述するように、パージ通路１２の異常の有無を診断する。パージガス流量制御部３２は、詳しくは後述するように、パージ通路診断部３１による診断時に、パージ濃度検出部２１により検出されるパージ濃度に基づいてパージガスの流量を制御する。

＜パージ通路の診断について＞
次に、本実施形態において、自動車の自己診断機能（Ｏｎ−ｂｏａｒｄ ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ（ＯＢＤ））の１つとして行われるパージ通路１２の診断について説明する。本実施形態の蒸発燃料処理装置１は、吸入空気量が一定であるときにパージ制御を実行（ＯＮ）および非実行（ＯＦＦ）として、このときのエアフロメータＡＭの検出値の挙動の変化をもとに、パージ通路１２の診断を行う。

そして、さらに、本実施形態の蒸発燃料処理装置１は、パージ通路１２の診断時においてパージ制御を実行する際には、パージ濃度の高いパージガスが吸気通路ＩＰに導入されてエンジンＥＮの運転状態に影響が出ないようにする。

［第１実施例］
具体的には、第１実施例として、パージ通路診断部３１は、図２に示すフローチャートに基づく制御を行う。図２に示すように、パージ通路診断部３１は、パージ通路１２の診断が未完了であり、かつ、吸入空気量が一定であり、かつ、パージ濃度が確定した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）には、パージＡ／Ｆに応じて１次元マップにてポンプ回転数（パージポンプ１３の回転数）を決定する（ステップＳ２）。

ここで、「吸入空気量が一定であり」とは、エンジンＥＮの運転状態が吸入空気量が一定となる運転状態であるとき、ということである。そして、「吸入空気量が一定となる運転状態」とは、例えば、アイドル状態（エンジンＥＮの回転数が所定の閾値以下の状態で維持され、車両が停止している状態）である。また、「パージ濃度が確定した場合」とは、パージ濃度検出部２１によりパージ濃度（パージガスに含まれる蒸発燃料の濃度）の検出が完了した場合である。また、「パージＡ／Ｆ」とは、「（パージガス中の空気の質量）／（パージガス中の蒸発燃料の質量）」として定義されるものである。

また、１次元マップは、例えば図３に示すようなパージＡ／Ｆとポンプ回転数の関係が規定されるマップである。このマップにおいては、パージＡ／Ｆが低い（パージ濃度が高い）ほどポンプ回転数を下げる一方、パージＡ／Ｆが高い（パージ濃度が低い）ほどポンプ回転数を上げるように規定されている。

図２の説明に戻って、パージ通路診断部３１は、パージ制御をＯＦＦ（非実行）→ＯＮ（実行）→ＯＦＦ（非実行）とする（ステップＳ３）。すなわち、パージ通路診断部３１は、パージ弁１４を開閉弁させて、パージ制御を実行したり停止したりする。このとき、パージ通路診断部３１は、例えばパージ制御の実行（ＯＮ）時にパージ弁１４を例えばＤｕｔｙ比１００［％］の条件下で５００［ｍｓ］開弁させる。なお、パージ弁１４の開閉弁の回数は、特に限定されないが、例えば５回程度（５回または約５回）とする。

そして、このとき、パージガス流量制御部３２は、ステップＳ２で決定したポンプ回転数によりパージポンプ１３を運転させることにより、パージポンプ１３の回転数を制御してパージガスの流量を制御する。

そして、パージ通路診断部３１は、このようにパージ弁１４を開閉弁させたときのエアフロメータＡＭの検出値の挙動に基づき、パージ通路１２の異常の有無を診断する（ステップＳ４）。具体的には、パージ通路診断部３１は、エアフロメータＡＭの検出値に変化がある場合、すなわち、パージ弁１４を開閉弁させたときにエアフロメータＡＭの検出値の変化量δが所定値α（所定量）よりも多い場合には、パージ通路１２は正常であると診断する。一方、パージ通路診断部３１は、エアフロメータＡＭの検出値に変化がない場合、すなわち、パージ弁１４を開閉弁させたときにエアフロメータＡＭの検出値の変化量δが所定値α以下の場合には、パージ通路１２に異常があると診断する。なお、「異常」としては、例えば、リーク（パージガスの漏れ）や通路の詰まりなどが考えられる。

［第２実施例］
次に、第２実施例について説明するが、第１実施例と異なった点を中心に述べる。そこで、第２実施例として、パージ通路診断部３１は、図４に示すフローチャートに基づく制御を行う。図４に示すように、パージ通路診断部３１は、パージ通路１２の診断が未完了であり、かつ、吸入空気量が一定であり、かつ、パージ濃度が確定した場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）には、ポンプ回転数を所定回転数（例えば、２００００［ｒｐｍ］）に設定する（ステップＳ１２）。次に、パージ通路診断部３１は、パージＡ／Ｆに応じて１次元マップにて診断用Ｄｕｔｙ比を求める（ステップＳ１３）。

ここで、１次元マップは、例えば図５に示すようなパージＡ／Ｆと診断用Ｄｕｔｙ比の関係が規定されるマップである。このマップにおいては、パージＡ／Ｆが低い（パージ濃度が高い）ほど診断用Ｄｕｔｙ比を下げる一方、パージＡ／Ｆが高い（パージ濃度が低い）ほど診断用Ｄｕｔｙ比を上げるように規定されている。

図４の説明に戻って、パージ通路診断部３１は、パージ制御をＯＦＦ→ＯＮ→ＯＦＦとする（ステップＳ１４）。このとき、パージ通路診断部３１は、パージ弁１４をステップＳ１３で決定した診断用Ｄｕｔｙ比の条件下で所定時間（例えば、５００［ｍｓ］）開弁させる。

そして、このとき、パージガス流量制御部３２は、ポンプ回転数を所定回転数に設定した状態で、パージ弁１４をステップＳ１３で決定した診断用Ｄｕｔｙ比で開弁させることにより、パージ弁１４の開度を制御してパージガスの流量を制御する。

そして、第１実施例（図２参照）と同様に、パージ通路診断部３１は、このようにパージ弁１４を開閉弁させたときのエアフロメータＡＭの検出値の挙動に基づき、パージ通路１２の異常の有無を診断する（ステップＳ１５）。

＜制御タイムチャートの一例について＞
次に、パージ通路診断部３１が診断を行ったときの制御タイムチャートの一例を図６と図７に示す。ここでは、パージ通路診断部３１が第１実施例の診断を行ったときを例に挙げて説明する。

図６と図７に示すように、パージ通路１２を診断するため、時間Ｔ１にて車両が停止して（エンジンＥＮの運転状態が車速０［ｋｍ］のアイドル状態になって）から、所定時間ｔ０（例えば、１０［ｓｅｃ］程度）経過した時間Ｔ２にて、パージ制御が実行される。すなわち、時間Ｔ２において１回目のパージ弁の開弁が行われる。このとき、パージポンプ１３はパージＡ／Ｆに応じた回転数で運転しており、パージ弁１４は例えばＤｕｔｙ比１００［％］で所定時間ｔ１（例えば、０．５［ｓｅｃ］程度）開弁する。そして、その後、パージ弁が閉弁した後、所定時間ｔ２（例えば、４．５［ｓｅｃ］程度）の間に２回目以降のパージ弁の開弁が行われ、パージ弁は合計で５回程度開閉弁する。

このとき、図６に示すように、吸入空気量の変化量δが所定値αよりも多い場合には、パージ通路１２は正常であると診断される。一方、図７に示すように、吸入空気量の変化量δが所定値α以下である場合には、パージ通路１２は異常であると診断する。なお、所定値αは、例えば、パージ通路１２が正常であるときに変化する（減少する）吸入空気量の平均値−３σとする。

なお、以上のようなパージ通路１２の診断は、頻繁に行う必要はなく、２４時間に一回程度行えばよい。

＜本実施形態の効果＞
以上のように本実施形態によれば、パージ通路診断部３１は、パージポンプ１３を運転させた状態でパージ弁１４を開閉弁させたときに、エアフロメータＡＭの検出値の変化量δが所定値α以下の場合には、パージ通路１２に異常があると診断する。

このようにして、パージ通路１２に診断用の構成を別途設ける必要がなくパージ通路１２の異常の有無を診断できる。そのため、蒸発燃料処理装置１において、簡素な装置構成でパージ通路１２の異常の有無を診断できる。したがって、蒸発燃料処理装置１の体格やコストを低減できる。

また、パージ通路診断部３１は、エンジンＥＮの運転状態が吸入空気量が一定となる運転状態であるときに診断する。これにより、吸入空気量の変動の影響を受けることなく、精度良くパージ通路１２の異常の有無を診断できる。

そして、パージ通路診断部３１は、吸入空気量が一定となる運転状態として、例えば、エンジンＥＮの運転状態がアイドル状態であるときに診断する。これにより、吸入空気量が少ない状況下であるため、パージ弁１４を開閉弁させたときのエアフロメータＡＭの検出値の変化が得られ易くなる。そのため、診断精度が向上する。

また、パージガス流量制御部３２は、パージ通路診断部３１による診断時に、パージ濃度検出部２１により検出されるパージ濃度に基づいてパージガスの流量を制御する。これにより、パージ弁１４の開弁時に、吸気通路ＩＰに過大な蒸発燃料が流入し難くなるため、Ａ／Ｆの荒れ（空燃比の過度な変動）が防止される。すなわち、パージ濃度が高いときに、診断のためにパージ制御を実行しても、車両へのＡ／Ｆの荒れの影響を小さくでき、エンストやエミッション悪化を防止できる。

そして、パージガス流量制御部３２は、パージ通路診断部３１による診断時にパージ濃度に基づいてパージガスの流量を制御する際に、ポンプ回転数を制御することによりパージガスの流量を制御する。あるいは、パージガス流量制御部３２は、パージ通路診断部３１による診断時にパージ濃度に基づいてパージガスの流量を制御する際に、パージ弁１４の開度を制御する（例えば、診断用Ｄｕｔｙ比を制御する）ことによりパージガスの流量を制御してもよい。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。

例えば、「吸入空気量が一定となる運転状態」として、前記の説明ではアイドル状態を例示したが、これに限定されず、エンジンＥＮが搭載された車両の走行速度が一定である状態（定常走行時）としてもよい。

例えば、パージ通路１２の診断は、エンジンＥＮが始動される毎や、エンジンＥＮの運転状態がアイドル状態になる毎に行われてもよい。

例えば、蒸発燃料処理装置１がパージ濃度検出部２１とパージガス流量制御部３２を有していない実施形態も考えられる。

１ 蒸発燃料処理装置
１１ キャニスタ
１２ パージ通路
１３ パージポンプ
１４ パージ弁
１５ 制御部
２１ パージ濃度検出部
３１ パージ通路診断部
３２ パージガス流量制御部
ＦＴ 燃料タンク
ＥＮ エンジン
ＩＰ 吸気通路
ＴＨＲ スロットルバルブ
ＡＣ エアクリーナ
ＡＭ エアフロメータ
δ 変化量
α 所定値
ｔ０、ｔ１、ｔ２ 所定時間

Claims (6)

1. 蒸発燃料を貯留するキャニスタと、内燃機関に接続する吸気通路と前記キャニスタとに接続するパージ通路と、前記パージ通路に設けられるパージポンプと、前記パージ通路における前記パージポンプの下流に設けられるパージ弁と、を有し、前記キャニスタから前記パージ通路を介して前記吸気通路に前記蒸発燃料を含むパージガスを導入する蒸発燃料処理装置において、
   前記パージポンプを運転させた状態で前記パージ弁を開閉弁させたときに、吸入空気量検出部による前記吸気通路の吸入空気量の検出値の変化量が所定値以下の場合には、前記パージ通路に異常があると診断するパージ通路診断部を有すること、
   を特徴とする蒸発燃料処理装置。
2. 請求項１の蒸発燃料処理装置において、
   前記パージ通路診断部は、前記内燃機関の運転状態が前記吸入空気量が一定となる運転状態であるときに診断すること、
   を特徴とする蒸発燃料処理装置。
3. 請求項２の蒸発燃料処理装置において、
   前記吸入空気量が一定となる運転状態とは、アイドル状態であること、
   を特徴とする蒸発燃料処理装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つの蒸発燃料処理装置において、
   前記パージガスに含まれる前記蒸発燃料の濃度を検出する蒸発燃料濃度検出部と、
   前記パージ通路診断部による診断時に、前記蒸発燃料濃度検出部により検出される前記蒸発燃料の濃度に基づいて前記パージガスの流量を制御するパージガス流量制御部と、を有すること、
   を特徴とする蒸発燃料処理装置。
5. 請求項４の蒸発燃料処理装置において、
   前記パージガス流量制御部は、前記パージポンプの回転数を制御すること、
   を特徴とする蒸発燃料処理装置。
6. 請求項４の蒸発燃料処理装置において、
   前記パージガス流量制御部は、前記パージ弁の開度を制御すること、
   を特徴とする蒸発燃料処理装置。

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