JP2020143665A - 蒸発燃料処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パージ通路の異常を精度良く判定するとともに、燃費の悪化及び蒸発燃料の外気への放出を抑制することができる蒸発燃料処理装置を提供すること。【解決手段】蒸発燃料処理装置１において、パージ通路１２の異常を判定する異常判定部２１を有し、異常判定部２１は、エンジンＥＮＧの運転状態に応じて設定されるパージ制御弁１４のデューティ比を維持しつつ、パージ制御弁１４の駆動周期を初期設定値より長い周期に変更して、駆動周期の変更前後にてエアフローメータＡＦＭで検出される検出値から算出される第１変動幅ΔＡと第２変動幅ΔＢとに基づき、パージ通路１２の異常を判定する。【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内燃機関に供給して処理する蒸発燃料処理装置に関する。

蒸発燃料処理装置において、通路の詰まりや漏れの異常が発生すると、蒸発燃料が外気に放出されてしまう。そのため、このような事態の発生を検出するために、通路の異常を判定することが要求されている。

このような通路の異常判定を行う蒸発燃料処理装置として、例えば、特許文献１に記載されたものがある。この蒸発燃料処理装置は、パージ通路に配置されたパージ制御弁のデューティ比を変化させた場合のエアフローメータの検出値の変化に基づいて、パージ通路の異常を判定している。また、特許文献２に記載された蒸発燃料処理装置では、イグニッションオフ後にパージポンプを駆動した場合のエアフローメータの検出値の変化に基づいて、パージ通路の異常判定（リーク検出）を行っている。

特開２０１８−１４１４３８号公報 特開２０１７−１２９０７３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の蒸発燃料処理装置では、異常判定時にパージ制御弁のデューティ比を変化させるため、エンジンの運転状態に応じたデューティ比でパージ制御弁が制御されない。そのため、空燃比（Ａ／Ｆ）荒れが生じてパージ通路の異常検出の精度が悪化するおそれがある。一方、特許文献２に記載の蒸発燃料処理装置では、パージ通路の異常検出のためだけにパージポンプを駆動するので、燃費が悪化するとともに、パージ通路にリークが発生していた場合に、蒸発燃料が外気に放出されるそれがある。

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、パージ通路の異常を精度良く判定するとともに、燃費の悪化及び蒸発燃料の外気への放出を抑制することが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、
内燃機関に接続する吸気通路に設けられるエアフローメータと、燃料タンクに接続するベーパ通路と、前記燃料タンクから前記ベーパ通路を介して送られる蒸発燃料を貯留するキャニスタと、前記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、前記パージポンプの下流側に設けられるパージ制御弁とを有する蒸発燃料処理装置において、
前記パージ通路の異常を判定する異常判定部を有し、
前記異常判定部は、前記内燃機関の運転状態に応じて設定される前記パージ制御弁のデューティ比を維持しつつ、前記パージ制御弁の駆動周期を初期設定値より長い周期に変更して、前記駆動周期の変更前後にて前記エアフローメータで検出される検出値から算出される第１変動幅と第２変動幅とに基づき、前記パージ通路の異常を判定することを特徴とする。

パージ制御弁の駆動周期を長くすると、パージ制御弁が開いている時間が長くなるため、パージ通路が正常であれば、初期設定の駆動周期の場合に比べて、吸気通路に流れ込むパージガスが増加する。その結果として、パージガスが増加した分だけ、吸気通路に流れ込む空気量が減少する。そのため、エアフローメータで検出される検出値から算出される変動幅が、第１変動幅より第２変動幅の方が大きくなる。一方、パージ通路に漏れや詰まりの異常があると、パージガスが吸気通路にほとんど流れ込まないため、吸気通路に流れ込む空気量もほとんど変化しない。そのため、エアフローメータで検出される検出値から算出される変動幅が、第１変動幅と第２変動幅とで変化しない。従って、駆動周期の変更前後における第１変動幅と第２変動幅とに基づき、パージ通路の異常を判定することができる。

具体的に、上記した蒸発燃料処理装置において、
前記異常判定部は、前記第２変動幅と前記第１変動幅の差分が、第１判定値より小さい場合に、前記パージ通路に異常があると判定すればよい。

あるいは、上記した蒸発燃料処理装置において、
前記異常判定部は、前記第２変動幅を前記第１変動幅で除した値が、第２判定値より小さい場合に、前記パージ通路に異常があると判定してよい。

そして、この蒸発燃料処理装置では、内燃機関の運転状態に応じて設定されるパージ制御弁のデューティ比を維持した状態で、パージ通路の異常を判定するため、空燃比（Ａ／Ｆ）荒れが発生しにくくなる。そのため、パージ通路の異常を精度良く判定することができる。また、本来のパージタイミングに合わせてパージ通路の異常を判定するため、燃費の悪化や蒸発燃料の外気への放出を抑制することができる。

上記した蒸発燃料処理装置において、
前記異常判定部は、前記駆動周期の変更前における前記第１変動幅を、前記パージ制御弁の開弁時又は閉弁時に、前記エアフローメータで検出される検出値から算出すればよい。

このように、第１変動幅は、パージ制御弁が開弁しているとき（パージ実行中）だけでなく、閉弁しているとき、つまりパージカット時に取得することもできる。

そして、上記した蒸発燃料処理装置において、
前記異常判定部は、前記駆動周期の変更後における前記第２変動幅を、前記パージ制御弁のデューティ比にガード値を設定するとともに、前記パージ制御弁の駆動周期を前記初期設定値より１．５〜２．５倍長くして、前記エアフローメータで検出される検出値から算出すればよい。

このように第２変動幅を取得することにより、パージ通路が正常であれば、確実に第１変動幅よりも大きな変動幅となる。そのため、パージ通路の異常の誤判定を抑制することができるので、より精度良くパージ通路の異常を判定することができる。

また、上記した蒸発燃料処理装置において、
前記異常判定部は、前記第１判定値又は前記第２判定値を、前記パージ制御弁のデューティ比と前記パージポンプの回転数に基づき決定することが好ましい。

このような構成にすることにより、パージの状態に応じて第１判定値及び第２判定値を決定するため、パージ通路の異常の判定精度を向上させることができる。

上記課題を解決するためになされた本開示の他の形態は、
内燃機関に接続する吸気通路に設けられるエアフローメータと、燃料タンクに接続するベーパ通路と、前記燃料タンクから前記ベーパ通路を介して送られる蒸発燃料を貯留するキャニスタと、前記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、前記パージポンプの下流側に設けられるパージ制御弁とを有する蒸発燃料処理装置において、
前記パージ通路の異常を判定する異常判定部を有し、
前記異常判定部は、前記内燃機関の運転状態に応じて設定される前記パージ制御弁のデューティ比を維持しつつ、前記エアフローメータで検出される検出値の変動周期と、前記パージ制御弁の駆動周期との差に基づき、前記パージ通路の異常を判定する
ことを特徴とする。

パージ通路に漏れや詰まりの異常がなくパージ通路が正常であると、パージ制御弁の開閉駆動に応じて吸気通路に流れ込む空気量が変化する。そのため、エアフローメータで検出される検出値の変動周期とパージ制御弁の駆動周期とが一致または近似する。一方、パージ通路に漏れや詰まりの異常があると、パージガスが吸気通路にほとんど流れ込まないため、パージ制御弁の開閉駆動に応じて吸気通路に流れ込む空気量が変化しない。そのため、エアフローメータで検出される検出値の変動周期とパージ制御弁の駆動周期とに差異が生じる。従って、エアフローメータで検出される検出値の変動周期とパージ制御弁の駆動周期との差に基づき、パージ通路の異常を判定することができる。

そして、この蒸発燃料処理装置では、内燃機関の運転状態に応じて設定されるパージ制御弁のデューティ比を維持した状態で、パージ通路の異常を判定するため、空燃比（Ａ／Ｆ）荒れが発生しにくくなる。そのため、パージ通路の異常を精度良く判定することができる。また、本来のパージタイミングに合わせてパージ通路の異常を判定するため、燃費の悪化や蒸発燃料の外気への放出を抑制することができる。

また、上記した蒸発燃料処理装置において、
前記変動周期として、所定時間内の前記変動周期の平均値を用いることが好ましい。

このように変動周期として所定時間内の変動周期の平均値を用いるため、エアフローメータで検出される検出値についての外乱による周波数変化の影響を受け難くしながら、パージ通路の異常を判定することができる。

本開示によれば、パージ通路の異常を精度良く判定するとともに、燃費の悪化及び蒸発燃料の外気への放出を抑制することができる蒸発燃料処理装置を提供することができる。

蒸発燃料処理装置を含むエンジンシステムの全体構成を示す概略図である。 第１実施例における異常判定の制御フローチャートを示す図である。 判定値を決定するマップの一例を示す図である。 変形例における判定値を決定するマップの一例を示す図である。 第１実施例における制御タイムチャートの一例を示す図である。 第２実施例における異常判定の制御フローチャートを示す図である。 第２実施例における制御タイムチャートの一例を示す図である。 第２実施例の変形例における異常判定の制御フローチャートを示す図である。 第２実施例の変形例におけるピーク値の周期とピーク回数についての説明図である。

本開示に係る実施形態である蒸発燃料処理装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下の実施形態では、自動車等の車両に搭載されるエンジンシステムに対して本開示の蒸発燃料処理装置を適用した場合について説明する。

＜システムの全体構成＞
本実施形態の蒸発燃料処理装置１が適用されるエンジンシステムは、自動車等の車両に搭載されるものであり、図１に示すように、エンジンＥＮＧを備える。このエンジンＥＮＧには、エンジンＥＮＧに空気（吸気、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、吸気通路ＩＰを開閉してエンジンＥＮＧに流入する空気量（吸入空気量）を制御する電子スロットルＴＨＲ（スロットルバルブ）と、エンジンＥＮＧに流入する空気の密度を高くする過給器ＴＣとが設けられている。吸気通路ＩＰにおける電子スロットルＴＨＲの上流側（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、空気がエアクリーナＡＣを通過してエンジンＥＮＧに向けて吸入される。また、エアクリーナＡＣの下流側にエアフローメータＡＦＭが設けられている。このエアフローメータＡＦＭは、エアクリーナＡＣを通過して大気から吸気通路ＩＰに導入される空気量を検出する。そして、エアフローメータＡＦＭの検出信号は、後述する制御部１７（異常判定部２１）に入力される。

本実施形態の蒸発燃料処理装置１は、このようなエンジンシステムにおいて、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ＥＮＧに供給する装置である。この蒸発燃料処理装置１は、キャニスタ１１と、パージ通路１２と、パージポンプ１３と、パージ制御弁１４と、大気通路１５と、ベーパ通路１６と、制御部１７と、フィルタ１８と、大気遮断弁１９等を有する。

キャニスタ１１は、ベーパ通路１６を介して燃料タンクＦＴに接続されており、燃料タンクＦＴ内からベーパ通路１６を介して流入する蒸発燃料を一時的に貯留するものである。また、キャニスタ１１は、パージ通路１２と大気通路１５とに連通している。

パージ通路１２は、吸気通路ＩＰとキャニスタ１１とに接続している。これにより、キャニスタ１１から流出するパージガス（蒸発燃料を含む気体）は、パージ通路１２を流れて、吸気通路ＩＰに導入される。パージ通路１２は、図１に示す例では過給器ＴＣの上流側の位置に接続されている。また、パージ通路１２は、パージポンプ１３より上流側（キャニスタ１１とパージポンプ１３との間）に位置する上流側通路１２ａと、パージポンプ１３より下流側（パージポンプ１３と吸気通路ＩＰとの間）に位置する下流側通路１２ｂとを備えている。

パージポンプ１３は、パージ通路１２に設けられており、パージ通路１２を流れるパージガスの流れを制御する。すなわち、パージポンプ１３は、キャニスタ１１内のパージガスをパージ通路１２に送出し、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。

パージ制御弁１４は、パージ通路１２において、パージポンプ１３の下流側（パージ制御実行時のパージガスの流れ方向の下流側）の位置、すなわち、パージポンプ１３と吸気通路ＩＰとの間の位置に設けられている。パージ制御弁１４は、パージ通路１２を開閉する。パージ制御弁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、パージ制御弁１４によって停止され、吸気通路ＩＰには流れていかない。一方、パージ制御弁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に流れていく。

大気通路１５は、その一端が大気に開放され、その他端がキャニスタ１１に接続されており、キャニスタ１１を大気に連通させている。そして、大気通路１５には、大気から取り込まれた空気が流れる。この大気通路１５に、フィルタ１８と大気遮断弁１９が設けられている。フィルタ１８は、大気通路１５に流入する大気（空気）から異物を除去するものである。大気遮断弁１９は、大気通路１５を開閉するものである。

ベーパ通路１６は、燃料タンクＦＴとキャニスタ１１に接続されている。これにより、燃料タンクＦＴの蒸発燃料が、ベーパ通路１６を介してキャニスタ１１に流入する。

制御部１７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ＥＮＧを制御する部分）と一体的に配置されている。なお、制御部１７は、ＥＣＵの他の部分と別に配置されていてもよい。制御部１７は、ＣＰＵとＲＯＭ，ＲＡＭ等のメモリを含む。制御部１７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およびエンジンシステムを制御する。例えば、制御部１７は、パージポンプ１３やパージ制御弁１４を制御する。また、制御部１７は、エアフローメータＡＦＭからの出力信号（空気量の検出結果）を取得する。

本実施形態では、制御部１７は、異常判定部２１を備えている。異常判定部２１は、パージ通路１２（詳細には、パージ通路１２における下流側通路１２ｂ）の異常（詰まり又は漏れ）の有無を判定する。なお、異常判定部２１は、制御部１７とは別に独立して設けられていてもよい。

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ＥＮＧの運転中にパージ条件が成立すると、制御部１７は、パージポンプ１３とパージ制御弁１４を制御して、すなわち、パージポンプ１３を駆動させながらパージ制御弁１４を開弁して、パージ制御を実行する。なお、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を介して吸気通路ＩＰに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ＥＮＧ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と、が供給される。そして、制御部１７は、インジェクタの噴射時間やパージ制御弁１４の開弁時間などを調整することによって、エンジンＥＮＧ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。

＜パージ通路の異常を判定する制御内容＞
本実施形態では、車両の自己診断機能（Ｏｎ−ｂｏａｒｄ ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ、ＯＢＤ）として、パージ通路１２における下流側通路１２ｂの異常の有無を判定する。

〔第１実施例〕
具体的には、まず、第１実施例として、制御部１７の異常判定部２１は、図２に示す制御チャートに基づいて制御する。すなわち、異常判定部２１は、エンジン回転数及びエンジン負荷率が安定しており、異常判定が未完了（ＯＢＤ未検出）である場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）に、異常判定制御を実施する。なお、異常判定部２１は、エンジン回転数及びエンジン負荷率のそれぞれの変動が一定範囲内に一定時間収まれば、安定したと判断する。これにより、エンジンＥＮＧの運転状態に応じて設定されるパージ制御弁１４のデューティ比を維持した状態で、パージ通路１２の異常を判定することができるため、空燃比（Ａ／Ｆ）荒れが発生しにくくなるので、パージ通路１２の異常を精度良く判定することができる。

異常判定制御が実施されると、異常判定部２１は、エアフローメータＡＦＭから所定時間（例えば、１〜２ｓｅｃ）における吸入空気量の第１変動量ΔＡを記憶する（ステップＳ２）。第１変動量ΔＡは、所定時間にエアフローメータＡＦＭで検出される最大値（ＭＡＸ）と最小値（ＭＩＮ）との差、つまり空気量の振れ幅である。本実施形態では、第１変動量ΔＡが、パージ制御弁１４が開いているとき（パージ制御実施時）に記憶される。なお、第１変動量ΔＡは、パージ制御弁１４が閉じているとき（パージカット時）に記憶されるようにしてもよい。つまり、第１変動量ΔＡは、パージ制御弁１４が閉弁しているとき、つまりパージカット時に取得することもできる。

次に、異常判定部２１は、パージ制御弁１４の駆動周期を初期設定値より長く設定するとともに、駆動デューティに対してガード値（ＭＡＸガード）を設定する（ステップＳ３）。なお、パージ制御弁１４の駆動周期は、初期設定値の１．５〜２．５倍程度長く設定すればよい。また、ガード値は、１０〜４０％程度に設定すればよい。本実施例では、初期設定値（１００ｍｓ）の２倍（２００ｍｓ）に設定し、デューティ比のガード値を４０％に設定している。

続いて、異常判定部２１は、エアフローメータＡＦＭから所定時間（例えば、１〜２ｓｅｃ）における吸入空気量の第２変動量ΔＢを記憶する（ステップＳ４）。第２変動量ΔＢは、パージ制御弁１４の駆動周期を長くしたときにおける所定時間にエアフローメータＡＦＭで検出される最大値（ＭＡＸ）と最小値（ＭＩＮ）との差、つまり空気量の振れ幅である。

このように第２変動量ΔＢを取得することにより、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）が正常であれば、確実に第１変動量ΔＡよりも大きな変動量となる。そのため、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）の異常の誤判定を抑制することができるので、より精度良くパージ通路１２（下流側通路１２ｂ）の異常を判定することができる。

また、異常判定部２１は、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）の異常を判定するための判定値Ｘを決定する。この判定値Ｘは、所定の値（固定値）であってもよいが、本実施形態では、パージポンプ１３の回転数及びパージ制御弁１４のデューティ比に応じて決定する（ステップＳ５）。具体的には、図３に示すように、判定値Ｘは、パージポンプ１３の回転数とパージ制御弁１４のデューティ比とで決定される２次元マップに基づき決定される。このように判定値Ｘを決めることにより、パージの状態に応じて判定値Ｘが最適な値となるため、パージ通路の異常の判定精度を向上させることができる。なお、判定値Ｘを算出するためのマップデータは、エンジンシステム（蒸発燃料処理装置１）の仕様に応じて最適なものを実験より予め求めておけばよい。

そして、異常判定部２１は、空気量の変動量の差（ΔＢ−ΔＡ）が判定値Ｘ以上の場合には（ステップＳ６：ＹＥＳ）、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まりも漏れも無い、つまり正常と判定する（ステップＳ７）。すなわち、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まりも漏れも無い場合には、パージ制御弁１４の駆動周期を長くすると、パージ制御弁１４が開いている時間が長くなるので、吸気通路ＩＰに流れ込むパージガスが増加するため、パージガスが増加した分だけ、吸気通路ＩＰに流れ込む空気量が減少する。そのため、第１変動量ΔＡより第２変動量ΔＢの方が大きくなるので、異常判定部２１は、変動量の差（ΔＢ−ΔＡ）が判定値Ｘ以上の場合に、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まりも漏れも生じていない（正常）と判定することができる。

このようにして、異常判定部２１は、変動量の差（ΔＢ−ΔＡ）が判定値Ｘ以上であれば、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まりも漏れも生じていない（正常）と判定する。

一方、異常判定部２１は、空気量の変動量の差（ΔＢ−ΔＡ）が判定値Ｘより小さい場合には（ステップＳ６：ＮＯ）、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まり又は漏れが生じている、つまり異常と判定する（ステップＳ８）。すなわち、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まり又は漏れの異常があると、パージガスが吸気通路ＩＰにほとんど流れ込まないため、吸気通路ＩＰに流れ込む空気量はほとんど変化しない。そのため、第１変動量ΔＡと第２変動量ΔＢとの差はほとんどないので、異常判定部２１は、変動量の差（ΔＢ−ΔＡ）が判定値Ｘより小さい場合に、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まり又は漏れが生じている（異常）と判定することができる。

このようにして、異常判定部２１は、変動量の差（ΔＢ−ΔＡ）が判定値Ｘより小さいと、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まり又は漏れが生じている（異常）と判定する。

以上のように、本実施形態の蒸発燃料処理装置１では、エンジンＥＮＧの運転状態に応じて設定されるパージ制御弁１４のデューティ比を維持した状態で、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）の異常を判定するため、空燃比（Ａ／Ｆ）荒れが発生しにくくなる。そのため、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）の異常を精度良く判定することができる。また、本来のパージタイミングに合わせてパージ通路１２（下流側通路１２ｂ）の異常を判定するため、燃費の悪化や蒸発燃料の外気への放出を抑制することができる。

ここで、変形例について簡単に説明する。上記の実施形態では、第１変動量ΔＡと第２変動量ΔＢとの差（ΔＢ−ΔＡ）に基づいて、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）の異常を判定している。しかしながら、第２変動量ΔＢと第１変動量ΔＡとの比率（ΔＢ／ΔＡ）に基づいて、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）の異常を判定することもできる。この場合には、判定値Ｘを、図４に示すマップにより決定すればよい。すなわち、異常判定部２１は、図２のＳ５にて図４に示すマップに基づき判定値Ｘを決める。そして、Ｓ６にて第２変動量ΔＢと第１変動量ΔＡとの比率（ΔＢ／ΔＡ）が、判定値Ｘ以上の場合に（Ｓ６：ＹＥＳ）、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）は正常であると判定し（Ｓ７）、判定値Ｘより小さい場合に（Ｓ６：ＮＯ）、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）は異常であると判定する（Ｓ８）。このように異常判定を行っても、上記の実施形態と同様に、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）の異常を精度良く判定することができるとともに、燃費の悪化や蒸発燃料の気への放出を抑制することができる。

このような図２に示す制御チャートに基づいて制御が行われることにより、図５のような制御タイムチャートの一例が実施される。図５に示すように、時刻Ｔ１にて、パージ制御弁１４が開かれてパージ制御が開始される。そして、時刻Ｔ２〜Ｔ３にて、エアフローメータＡＦＭで検出される空気量の最大値（ＭＡＸ）と最小値（ＭＩＮ）から第１変動量ΔＡが算出されて記憶される。なお、別例では第１変動量ΔＡの算出方法として、パージカット時（時刻ｔ０１〜ｔ０２）にて、エアフローメータＡＦＭで検出される空気量の最大値（ＭＡＸ）と最小値（ＭＩＮ）から第１変動量ΔＡを算出し記憶してもよい。

次に、時刻Ｔ３にて、パージ制御弁１４の駆動周期が初期設定値（１００ｍｓ）より長くされ（２００ｍｓ）、デューティ比にガード値（４０％）が設定される。その後、時刻Ｔ３〜Ｔ４にて、エアフローメータＡＦＭで検出される空気量の最大値（ＭＡＸ）と最小値（ＭＩＮ）から第２変動量ΔＢが算出されて記憶される。

そして、時刻Ｔ４にて、第２変動量ΔＢと第１変動量ΔＡとの差（ΔＢ−ΔＡ）又は比率（ΔＢ／ΔＡ）が、判定値Ｘ以上であれば（吸入空気量が大きく変化すれば）、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まりも漏れもが生じておらず正常であると判定される（図５の実線）。一方、第２変動量ΔＢと第１変動量ΔＡとの差（ΔＢ−ΔＡ）が、判定値Ｘより小さければ（吸入空気量がほとんど変化しなければ）、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まり又は漏れが生じており異常であると判定される（図５の破線）。

〔第２実施例〕
次に、第２実施例として、異常判定部２１は、図６に示す制御チャートに基づいて制御する。すなわち、異常判定部２１は、エンジン回転数及びエンジン負荷率が安定しており、異常判定が未完了（ＯＢＤ未検出）である場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）に、異常判定制御を実施する。

異常判定制御が実施されると、異常判定部２１は、パージ制御弁１４の駆動周期を初期設定値より長く設定するとともに、駆動デューティに対してガード値（ＭＡＸガード）を設定する（ステップＳ１２）。なお、パージ制御弁１４の駆動周期は、初期設定値の１．５〜２．５倍程度長く設定すればよい。また、ガード値は、１０〜５０％程度に設定すればよい。本実施例では、初期設定値（１００ｍｓ）の２〜２．５倍（２００〜２５０ｍｓ）に設定し、デューティ比のガード値を５０％に設定している。なお、パージ制御弁１４の駆動周期の延長（すなわち、初期設定値より長く設定すること）は、必ずしも必須ではないが、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）の異常の判定精度を向上させるためには行われることが望ましい。

次に、異常判定部２１は、エアフローメータＡＦＭで検出される吸入空気量（以下、「エアフローメータ空気量」という。）について、なまし処理を行った値又は過去データの平均値（以下、「演算値α」という。）を求める（ステップＳ１３）。

なお、なまし処理は、現在のエアフローメータ空気量ＮＩ、前回の処理後のエアフローメータ空気量ｓｍ［Ｎ−１］、および、なまし回数ＴＮを用いて、下記の式から今回の処理後のエアフローメータ空気量ｓｍ［Ｎ］を算出する処理である。なお、Ｎは、２以上の整数である。
［数１］
ｓｍ［Ｎ］←ｓｍ［Ｎ−１］＋（ＮＩ−ｓｍ［Ｎ−１］）／ＴＮ

次に、異常判定部２１は、エアフローメータ空気量が演算値αをさえぎる周期（Ｔα１，Ｔα２，・・・，Ｔαｎ）を算出する（ステップＳ１４の（Ｉ））。ここで、演算値αと周期（Ｔα１，Ｔα２，・・・，Ｔαｎ）の一例を、後述する図７に示す。なお、ｎは、３以上の整数であり、図７に示す例では「４」としている。また、周期（Ｔα１，Ｔα２，・・・，Ｔαｎ）は、本開示の「変動周期」の一例である。

次に、異常判定部２１は、周期（Ｔα１，Ｔα２，・・・，Ｔαｎ）の平均値を算出したうえで、パージ制御弁１４の駆動周期と周期（Ｔα１，Ｔα２，・・・，Ｔαｎ）の平均値とが近似する（すなわち、一致または略一致する）場合には（ステップＳ１５の（Ｉ）：ＹＥＳ）、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まりも漏れも無い、つまり正常と判定する（ステップＳ１６）。すなわち、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まりも漏れも無い場合には、パージ制御弁１４が閉弁状態（すなわち、閉弁している状態）でパージガスが吸気通路ＩＰに流れ込まない一方で、パージ制御弁１４が開弁状態（すなわち、開弁している状態）でパージガスが吸気通路ＩＰに流れ込むことから、パージ制御弁１４の開閉駆動に連動してエアフローメータ空気量が変動する。そのため、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まりも漏れも無い場合には、パージ制御弁１４の駆動周期と周期（Ｔα１，Ｔα２，・・・，Ｔαｎ）の平均値とが近似すると考えられる。したがって、異常判定部２１は、パージ制御弁１４の駆動周期と周期（Ｔα１，Ｔα２，・・・，Ｔαｎ）の平均値とが近似する場合に、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まりも漏れも生じていない（正常）と判定する。

なお、パージ制御弁１４の駆動周期と周期（Ｔα１，Ｔα２，・・・，Ｔαｎ）の平均値とが近似する場合としては、例えば、周期（Ｔα１，Ｔα２，・・・，Ｔαｎ）の平均値がパージ制御弁１４の駆動周期の０．８倍〜１．２倍の範囲内にある場合が考えられる。ここでは、一例として、パージ制御弁１４の駆動周期が２００ｍｓであるときに、周期（Ｔα１，Ｔα２，・・・，Ｔαｎ）の平均値が１８０ｍｓ〜２２０ｍｓの範囲内にあれば、パージ制御弁１４の駆動周期と周期（Ｔα１，Ｔα２，・・・，Ｔαｎ）の平均値とが近似する場合に該当する。

一方、異常判定部２１は、パージ制御弁１４の駆動周期と周期（Ｔα１，Ｔα２，・・・，Ｔαｎ）の平均値とが近似しない場合には（ステップＳ１５の（Ｉ）：ＮＯ）、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まり又は漏れが生じている、つまり異常と判定する（ステップＳ１７）。すなわち、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まり又は漏れの異常があると、パージ制御弁１４が開弁状態になっても、パージガスが吸気通路ＩＰにほとんど流れ込まないため、吸気通路ＩＰに流れ込む空気量はほとんど変化しない。そのため、パージ制御弁１４の駆動周期と周期（Ｔα１，Ｔα２，・・・，Ｔαｎ）とに差異が生じることになる。したがって、異常判定部２１は、パージ制御弁１４の駆動周期と周期（Ｔα１，Ｔα２，・・・，Ｔαｎ）の平均値とが近似しない場合に、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まり又は漏れが生じている（異常）と判定する。

以上のように、本実施例の蒸発燃料処理装置１では、異常判定部２１は、エアフローメータＡＦＭで検出される検出値の変動周期と、パージ制御弁１４の駆動周期との差に基づき、パージ通路１２の異常の有無を判定する。そして、このとき、エンジンＥＮＧの運転状態に応じて設定されるパージ制御弁１４のデューティ比を維持した状態で、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）の異常を判定するため、空燃比（Ａ／Ｆ）荒れが発生しにくくなる。そのため、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）の異常を精度良く判定することができる。また、本来のパージタイミングに合わせてパージ通路１２（下流側通路１２ｂ）の異常を判定するため、燃費の悪化や蒸発燃料の外気への放出を抑制することができる。

また、本実施例の蒸発燃料処理装置１では、エアフローメータ空気量の変動周期として、所定時間内のエアフローメータ空気量の変動周期の平均値を用いている。すなわち、異常判定部２１は、パージ制御弁１４の駆動周期と周期（Ｔα１，Ｔα２，・・・，Ｔαｎ）の平均値との差に基づき、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）の異常の有無を判定する。そのため、エアフローメータ空気量についての外乱による周波数変化の影響を受け難くしながら、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）の異常を判定することができる。

このような図６に示す制御チャートに基づいて制御が行われることにより、図７のような制御タイムチャートの一例が実施される。図７に示すように、時刻Ｔ１１にて、パージ制御弁１４が開かれてパージ制御が開始される。次に、時刻Ｔ１２にて、パージ制御弁１４の駆動周期が初期設定値（１００ｍｓ）より長くされ（２００ｍｓ）、デューティ比にガード値（４０％）が設定される。

次に、時刻Ｔ１２〜Ｔ１３にて、パージ制御弁１４の開閉駆動が行われる。そして、このとき、パージ制御弁１４の駆動周期と周期（Ｔα１，Ｔα２，・・・，Ｔαｎ）の平均値とが近似すれば、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まりも漏れも生じていない（正常）と判定される。一方、パージ制御弁１４の駆動周期と周期周期（Ｔα１，Ｔα２，・・・，Ｔαｎ）の平均値とが近似しなければ、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まり又は漏れが生じている（異常）と判定される。

次に、変形例について説明する。まず、第１変形例では、異常判定部２１は、エアフローメータ空気量が演算値αをさえぎる回数（以下、「さえぎり回数Ｘα」という。）を算出する（ステップＳ１４の（ＩＩ））。ここで、さえぎり回数Ｘαは、所定時間内（すなわち、パージ制御弁１４の駆動周期を初期設定値より長く設定している時間内）において、エアフローメータ空気量が最大値（ＭＡＸ）から最小値（ＭＩＮ）に変化するときに、または、エアフローメータ空気量が最小値（ＭＩＮ）から最大値（ＭＡＸ）に変化するときに、演算値αをさえぎる回数である。図７に示す例では、さえぎり回数Ｘαは、例えばエアフローメータ空気量の波形における黒点の数（すなわち、「４」）である。

次に、異常判定部２１は、パージ制御弁１４の開閉回数（初回を除く）とさえぎり回数Ｘαとが近似する場合には（ステップＳ１５の（ＩＩ）：ＹＥＳ）、正常と判定する（ステップＳ１６）。すなわち、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まりも漏れも無い場合には、パージ制御弁１４が閉弁状態でパージガスが吸気通路ＩＰに流れ込まない一方で、パージ制御弁１４が開弁状態でパージガスが吸気通路ＩＰに流れ込むことから、パージ制御弁１４の開閉駆動に連動してエアフローメータ空気量が変動する。そのため、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まりも漏れも無い場合には、パージ制御弁１４の開閉回数とさえぎり回数Ｘαとが近似すると考えられる。したがって、異常判定部２１は、パージ制御弁１４の開閉回数とさえぎり回数Ｘαとが近似する場合に、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まりも漏れも生じていない（正常）と判定する。

なお、パージ制御弁１４の開閉回数とは、所定時間内（すなわち、パージ制御弁１４の駆動周期を初期設定値より長く設定している時間内）において、パージ制御弁１４が開弁（または、閉弁）している状態から、パージ制御弁１４が閉弁（または、開弁）している状態へ移行する回数である。前記の図７に示す例では、パージ制御弁１４の開閉回数は「４」である。

なお、パージ制御弁１４の開閉回数とさえぎり回数Ｘαとが近似する場合としては、例えば、さえぎり回数Ｘαがパージ制御弁１４の開閉回数の０．８倍〜１．２倍の範囲内にある場合が考えられる。

一方、異常判定部２１は、パージ制御弁１４の開閉回数とさえぎり回数Ｘαとが近似しない場合には（ステップＳ１５の（ＩＩ）：ＮＯ）、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まり又は漏れが生じている、つまり異常と判定する（ステップＳ１７）。すなわち、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まり又は漏れの異常があると、パージ制御弁１４が開弁状態になっても、パージガスが吸気通路ＩＰにほとんど流れ込まないため、吸気通路ＩＰに流れ込む空気量はほとんど変化しない。そのため、パージ制御弁１４の開閉回数とさえぎり回数Ｘαとに差異が生じることになる。したがって、異常判定部２１は、パージ制御弁１４の開閉回数とさえぎり回数Ｘαとが近似しない場合に、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まり又は漏れが生じている（異常）と判定する。

また、第２変形例では、図８に示すように、図６と異なる点として、異常判定部２１は、エアフローメータ空気量のピーク値βの周期（Ｔβ１，Ｔβ２，・・・，Ｔβｎ）を算出する（ステップＳ２３の（Ｉ））。なお、周期（Ｔβ１，Ｔβ２，・・・，Ｔβｎ）の一例を、図９に示す。また、周期（Ｔβ１，Ｔβ２，・・・，Ｔβｎ）は、本開示の「変動周期」の一例である。

次に、異常判定部２１は、周期（Ｔβ１，Ｔβ２，・・・，Ｔβｎ）の平均値を算出したうえで、パージ制御弁１４の駆動周期と周期（Ｔβ１，Ｔβ２，・・・，Ｔβｎ）の平均値とが近似する場合には（ステップＳ２４の（Ｉ）：ＹＥＳ）、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まりも漏れも無い、つまり正常と判定する（ステップＳ２５）。すなわち、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まりも漏れも無い場合には、パージ制御弁１４が閉弁状態でパージガスが吸気通路ＩＰに流れ込まない一方で、パージ制御弁１４が開弁状態でパージガスが吸気通路ＩＰに流れ込むことから、パージ制御弁１４の開閉駆動に連動してエアフローメータ空気量が変動する。そのため、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まりも漏れも無い場合には、パージ制御弁１４の駆動周期と周期（Ｔβ１，Ｔβ２，・・・，Ｔβｎ）の平均値とが近似すると考えられる。したがって、異常判定部２１は、パージ制御弁１４の駆動周期と周期（Ｔβ１，Ｔβ２，・・・，Ｔβｎ）の平均値とが近似する場合に、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まりも漏れも生じていない（正常）と判定する。

なお、パージ制御弁１４の駆動周期と周期（Ｔβ１，Ｔβ２，・・・，Ｔβｎ）とが近似する場合としては、例えば、周期（Ｔβ１，Ｔβ２，・・・，Ｔβｎ）がパージ制御弁１４の駆動周期の０．８倍〜１．２倍の範囲内にある場合が考えられる。

一方、異常判定部２１は、パージ制御弁１４の駆動周期と周期（Ｔβ１，Ｔβ２，・・・，Ｔβｎ）が近似しない場合には（ステップＳ２４の（Ｉ）：ＮＯ）、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まり又は漏れが生じている、つまり異常と判定する（ステップＳ２６）。すなわち、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まり又は漏れの異常があると、パージガスが吸気通路ＩＰにほとんど流れ込まないため、吸気通路ＩＰに流れ込む空気量はほとんど変化しない。そのため、パージ制御弁１４の駆動周期と周期（Ｔβ１，Ｔβ２，・・・，Ｔβｎ）とに差異が生じることになる。したがって、異常判定部２１は、パージ制御弁１４の駆動周期と周期（Ｔβ１，Ｔβ２，・・・，Ｔβｎ）とが近似しない場合に、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まり又は漏れが生じている（異常）と判定する。

また、第３変形例では、図８に示すように、異常判定部２１は、図６と異なる点として、エアフローメータ空気量のピーク値βの回数（以下、「ピーク回数Ｘβ」という。）を算出する（ステップＳ２３の（ＩＩ））。

次に、異常判定部２１は、パージ制御弁１４の開閉回数とピーク回数Ｘβとが近似する場合には（ステップＳ２４の（ＩＩ）：ＹＥＳ）、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まりも漏れも無い、つまり正常と判定する（ステップＳ２５）。すなわち、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まりも漏れも無い場合には、パージ制御弁１４が閉弁状態でパージガスが吸気通路ＩＰに流れ込まない一方で、パージ制御弁１４が開弁状態でパージガスが吸気通路ＩＰに流れ込むことから、パージ制御弁１４の開閉駆動に連動してエアフローメータ空気量が変動する。そのため、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まりも漏れも無い場合には、パージ制御弁１４の開閉回数とピーク回数Ｘβとが近似すると考えられる。したがって、異常判定部２１は、パージ制御弁１４の開閉回数とピーク回数Ｘβとが近似する場合に、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まりも漏れも生じていない（正常）と判定する。

なお、パージ制御弁１４の開閉回数とピーク回数Ｘβとが近似する場合としては、例えばピーク回数Ｘβがパージ制御弁１４の開閉回数の０．８倍〜１．２倍の範囲内にある場合が考えられる。

一方、異常判定部２１は、パージ制御弁１４の開閉回数とピーク回数Ｘβとが近似しない場合には（ステップＳ２４の（ＩＩ）：ＮＯ）、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まり又は漏れが生じている、つまり異常と判定する（ステップＳ２６）。すなわち、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まり又は漏れの異常があると、パージガスが吸気通路ＩＰにほとんど流れ込まないため、吸気通路ＩＰに流れ込む空気量はほとんど変化しない。そのため、パージ制御弁１４の開閉回数とピーク回数Ｘβとに差異が生じることになる。したがって、異常判定部２１は、パージ制御弁１４の開閉回数とピーク回数Ｘβとが近似しない場合に、パージ通路１２（下流側通路１２ｂ）に詰まり又は漏れが生じている（異常）と判定する。

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、上記の実施形態では、過給器ＴＣ付きのエンジンシステムに対して本開示の蒸発燃料処理装置を適用しているが、もちろん自然吸気のエンジンシステムに対しても本開示の蒸発燃料処理装置を適用することができる。

１ 蒸発燃料処理装置
１１ キャニスタ
１２ パージ通路
１２ｂ 下流側通路
１３ パージポンプ
１４ パージ制御弁
１６ ベーパ通路
１７ 制御部
２１ 異常判定部
ＡＦＭ エアフローメータ
ＥＮＧ エンジン
ＦＴ 燃料タンク
α 演算値
（Ｔα１，Ｔα２，・・・，Ｔαｎ） 周期
Ｘα さえぎり回数
β ピーク値
（Ｔβ１，Ｔβ２，・・・，Ｔβｎ） 周期
Ｘβ ピーク回数

そして、上記した蒸発燃料処理装置において、
前記異常判定部は、前記駆動周期の変更後における前記第２変動幅を、前記パージ制御弁のデューティ比にガード値を設定するとともに、前記駆動周期を前記初期設定値より１．５〜２．５倍長くして、前記エアフローメータで検出される検出値から算出すればよい。

Claims (8)

1. 内燃機関に接続する吸気通路に設けられるエアフローメータと、燃料タンクに接続するベーパ通路と、前記燃料タンクから前記ベーパ通路を介して送られる蒸発燃料を貯留するキャニスタと、前記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、前記パージポンプの下流側に設けられるパージ制御弁とを有する蒸発燃料処理装置において、
   前記パージ通路の異常を判定する異常判定部を有し、
   前記異常判定部は、前記内燃機関の運転状態に応じて設定される前記パージ制御弁のデューティ比を維持しつつ、前記パージ制御弁の駆動周期を初期設定値より長い周期に変更して、前記駆動周期の変更前後にて前記エアフローメータで検出される検出値から算出される第１変動幅と第２変動幅とに基づき、前記パージ通路の異常を判定する
   ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
2. 請求項１に記載する蒸発燃料処理装置において、
   前記異常判定部は、前記駆動周期の変更前における前記第１変動幅を、前記パージ制御弁の開弁時又は閉弁時に、前記エアフローメータで検出される検出値から算出する
   ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載する蒸発燃料処理装置において、
   前記異常判定部は、前記駆動周期の変更後における前記第２変動幅を、前記パージ制御弁のデューティ比にガード値を設定するとともに、前記パージ制御弁の駆動周期を前記初期設定値より１．５〜２．５倍長くして、前記エアフローメータで検出される検出値から算出する
   ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
4. 請求項１に記載する蒸発燃料処理装置において、
   前記異常判定部は、前記第２変動幅と前記第１変動幅の差分が、第１判定値より小さい場合に、前記パージ通路に異常があると判定する
   ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
5. 請求項１に記載する蒸発燃料処理装置において、
   前記異常判定部は、前記第２変動幅を前記第１変動幅で除した値が、第２判定値より小さい場合に、前記パージ通路に異常があると判定する
   ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
6. 請求項４又は請求項５に記載する蒸発燃料処理装置において、
   前記異常判定部は、前記第１判定値又は前記第２判定値を、前記パージ制御弁のデューティ比と前記パージポンプの回転数に基づき決定する
   ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
7. 内燃機関に接続する吸気通路に設けられるエアフローメータと、燃料タンクに接続するベーパ通路と、前記燃料タンクから前記ベーパ通路を介して送られる蒸発燃料を貯留するキャニスタと、前記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、前記パージポンプの下流側に設けられるパージ制御弁とを有する蒸発燃料処理装置において、
   前記パージ通路の異常を判定する異常判定部を有し、
   前記異常判定部は、前記内燃機関の運転状態に応じて設定される前記パージ制御弁のデューティ比を維持しつつ、前記エアフローメータで検出される検出値の変動周期と、前記パージ制御弁の駆動周期との差に基づき、前記パージ通路の異常を判定する
   ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
8. 請求項７に記載する蒸発燃料処理装置において、
   前記変動周期として、所定時間内の前記変動周期の平均値を用いる
   ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。

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