JP2022168431A - 蒸発燃料処理装置の故障診断装置 - Google Patents

蒸発燃料処理装置の故障診断装置 Download PDF

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Abstract

【課題】蒸発燃料処理装置の故障診断を、燃料タンク内の蒸発燃料の飽和蒸気圧の変化に基づいて行うことにより、大気圧より高い正圧、若しくは大気圧より低い負圧を発生させる圧力源なしで故障診断を行う。【解決手段】燃料タンク２内の燃料の飽和蒸気圧特性を求める飽和蒸気圧特性推定手段と、蒸発燃料処理装置において蒸発燃料が流入する通路及び空間の全てを大気に対して閉塞した状態下、若しくは蒸発燃料処理装置において蒸発燃料が流入する通路及び空間の少なくとも一部を大気に対して開放した状態下で、飽和蒸気圧特性推定手段により求められる飽和蒸気圧特性の経時変化により、蒸発燃料処理装置のリーク故障、若しくは蒸発燃料処理装置の閉塞故障の有無を診断する故障診断手段と、を備え、故障診断手段は、飽和蒸気圧特性推定手段により求められる飽和蒸気圧特性からリード蒸気圧（ＲＶＰ）を求め、このＲＶＰの経時変化により故障の有無を診断する。【選択図】図１

Description

本明細書に開示の技術は、蒸発燃料処理装置の故障診断装置に関する。
燃料タンク内で発生する蒸発燃料をキャニスタで吸着して捕捉し、その蒸発燃料を、例えばエンジンで燃焼させてパージ処理する蒸発燃料処理装置が知られている。一方、このような蒸発燃料処理装置の気密性や通気ラインの閉塞性に関する故障診断を行う故障診断装置がある。
故障診断装置では、故障診断を行う診断空間に大気圧より高い正圧、若しくは大気圧より低い負圧を印加して、圧力印加開始前後の診断空間の圧力変化、若しくは圧力印加完了後の診断空間の圧力変化に基づいて、診断空間の気密性や通気ラインの閉塞性に関する故障診断を行うものが知られている。（特許文献１参照）
特開２０１１－１５７９１５号公報
上記故障診断装置では、診断空間に圧力を印加するため、大気圧より高い正圧、若しくは大気圧より低い負圧を発生させる圧力源を必要とし、また、圧力源を作動させるためのエネルギが必要である。
本明細書が開示する技術の課題は、蒸発燃料処理装置の故障診断を、燃料タンク内の飽和蒸発燃料の蒸気圧の変化に基づいて行うことにある。それにより、蒸発燃料処理装置の故障診断を、大気圧より高い正圧、若しくは大気圧より低い負圧を発生させる圧力源なしで行うことにある。
上記課題を解決するために本明細書に開示の蒸発燃料処理装置の故障診断装置は、次の手段をとる。
第１の手段は、燃料タンク内で発生する蒸発燃料を吸着して捕捉するキャニスタと、該キャニスタに燃料タンク内で発生した蒸発燃料を導入するベーパ通路と、該ベーパ通路を開閉するベーパ弁と、前記キャニスタに捕捉された蒸発燃料をパージ処理のため通流させるパージ通路と、該パージ通路を開閉するパージ弁と、前記キャニスタ内に大気を供給する大気通路と、該大気通路を開閉する大気弁と、を備える蒸発燃料処理装置と、燃料タンク内の燃料の飽和蒸気圧特性を求める飽和蒸気圧特性推定手段と、蒸発燃料処理装置において蒸発燃料が流入する通路及び空間の全てを大気に対して閉塞した状態下、若しくは蒸発燃料処理装置において蒸発燃料が流入する通路及び空間の少なくとも一部を大気に対して開放した状態下で、前記飽和蒸気圧特性推定手段により求められる飽和蒸気圧特性の経時変化により、蒸発燃料処理装置のリーク故障、若しくは蒸発燃料処理装置の閉塞故障の有無を診断する故障診断手段と、を備え、前記故障診断手段は、前記飽和蒸気圧特性推定手段により求められる飽和蒸気圧特性から特定の温度における飽和蒸気圧を求め、この飽和蒸気圧の経時変化により故障の有無を診断する。
上記第１の手段によれば、蒸発燃料処理装置において蒸発燃料が流入する通路及び空間の全てを大気に対して閉塞した状態下で、飽和蒸気圧特性が変化したとき、燃料中の揮発成分が気化しない状況下にも関わらず気化したとして、蒸発燃料処理装置のリーク故障を診断する。蒸発燃料処理装置において蒸発燃料が流入する通路及び空間の少なくとも一部を大気に対して開放した状態下で、飽和蒸気圧特性が変化しないとき、燃料中の揮発成分が気化する状況下にも関わらず気化しないとして、蒸発燃料処理装置の閉塞故障を診断する。そのため、蒸発燃料処理装置の故障診断を、大気圧より高い正圧、若しくは大気圧より低い負圧を発生させる圧力源なしで行うことができる。その結果、圧力源を作動させるためのエネルギも不要とすることができる。
第２の手段は、上述した第１の手段において、前記飽和蒸気圧特性推定手段は、燃料タンクの気相の温度を代表する温度を検出する気相温検出手段と、通路断面積を上流側に比べて狭くされた狭隘流路に燃料を流速を速めて流して、その狭隘流路周りの減圧室にベンチュリ効果により負圧を発生するアスピレータと、を備え、前記アスピレータの減圧室における圧力により求められる燃料蒸気圧、並びに前記気相温検出手段により検出される温度を、予め前記温度に対して記憶された燃料の飽和蒸気圧特性と対比して飽和蒸気圧特性を推定する。
上記第２の手段によれば、アスピレータの減圧室で飽和状態にある燃料蒸気圧を取得できるため、気相温検出手段により検出される気相温度との関係から飽和蒸気圧特性を容易に取得することができる。
第３の手段は、上述した第１の手段において、前記飽和蒸気圧特性推定手段は、燃料タンクの気相の温度を代表する温度を検出する気相温検出手段と、燃料タンクの気相の蒸発燃料の蒸気圧を求める蒸気圧検出手段と、を備え、前記気相温検出手段により検出される温度が変化する前後において、前記蒸気圧検出手段により検出される各蒸気圧を、予め記憶された飽和蒸気圧特性の前記気相温検出手段により検出されたのと同じ各温度における各飽和蒸気圧と対比して飽和蒸気圧特性を推定する。
上記第３の手段によれば、気相温検出手段と蒸気圧検出手段の検出結果のみから飽和蒸気圧特性を推定することができ、アスピレータ等を用いることなく実現できる。
第４の手段は、上述した第１の手段において、前記飽和蒸気圧特性推定手段は、燃料タンクの気相の温度を代表する温度を検出する気相温検出手段と、燃料タンクの気相の蒸発燃料における燃料成分密度を求める密度検出手段と、を備え、該密度検出手段による燃料成分密度から求められる燃料蒸気圧、並びに前記気相温検出手段により検出される温度を、予め前記温度に対して記憶された燃料の飽和蒸気圧特性と対比して飽和蒸気圧特性を推定する。
上記第４の手段によれば、気相温検出手段と密度検出手段の検出結果のみから飽和蒸気圧特性を推定することができる。
第５の手段は、上述した第１～第４の手段のいずれかにおいて、前記故障診断手段は、前記パージ弁を閉じた状態で、前記ベーパ弁を閉じたときの、燃料タンクの気相における前記飽和蒸気圧の経時変化により、燃料タンク、若しくは前記ベーパ弁より燃料タンク側の前記ベーパ通路の少なくともいずれかにおけるリーク故障の有無を診断する第１故障診断手段を備える。
上記第５の手段によれば、燃料タンクを大気に対して封鎖した状態で、燃料タンク内の気相の飽和蒸気圧の経時変化により、燃料タンク若しくは燃料タンクにつながる通路のリーク故障の有無を診断することができる。
第６の手段は、上述した第５の手段において、前記故障診断手段は、前記第１故障診断手段にてリーク故障なしと診断され、且つ前記パージ弁を閉じた状態で、前記ベーパ弁を開き、且つ前記大気弁を閉じたときの、燃料タンクの気相における前記飽和蒸気圧の経時変化により、前記キャニスタ、前記ベーパ弁より前記キャニスタ側の前記ベーパ通路、前記大気弁より前記キャニスタ側の前記大気通路、若しくは前記パージ弁より前記キャニスタ側の前記パージ通路の少なくともいずれかにおけるリーク故障の有無、前記ベーパ弁を含む前記ベーパ通路における閉塞故障の有無、又は前記ベーパ弁の開動作不良故障の有無を診断する第２故障診断手段を備える。
上記第６の手段によれば、リーク故障がないことを確認した後、燃料タンク及びキャニスタを互いに連通させ、それらを大気に対して封鎖した状態で、燃料タンク内の気相の飽和蒸気圧の経時変化により、キャニスタ若しくはキャニスタにつながる通路のリーク故障、ベーパ通路の閉塞故障、又はベーパ弁の開動作不良故障の有無を診断することができる。
第７の手段は、上述した第５の手段において、前記故障診断手段は、前記第１故障診断手段にてリーク故障なしと診断され、且つ前記パージ弁を閉じた状態で、前記ベーパ弁及び前記大気弁を開いたときの、燃料タンクの気相における前記飽和蒸気圧の経時変化により、前記ベーパ弁を含む前記ベーパ通路における閉塞故障の有無、又は前記ベーパ弁の開動作不良故障の有無を診断する第３故障診断手段を備える。
上記第７の手段によれば、リーク故障がないことを確認した後、燃料タンク及びキャニスタを互いに連通させ、それらを大気に対して連通させた状態で、燃料タンク内の気相の飽和蒸気圧の経時変化により、ベーパ通路の閉塞故障、又はベーパ弁の開動作不良故障の有無を診断することができる。
第８の手段は、上述した第６の手段において、前記故障診断手段は、前記第１故障診断手段及び前記第２故障診断手段にてリーク故障、閉塞故障、若しくは開動作不良故障なしと診断され、且つ前記パージ弁が閉じた状態で、前記ベーパ弁及び前記大気弁を共に開いたときの、燃料タンクの気相における前記飽和蒸気圧の経時変化により、前記大気弁を含む前記大気通路における閉塞故障の有無、又は前記大気弁の開動作不良故障の有無を診断する第４故障診断手段を備える。
上記第８の手段によれば、燃料タンク又はキャニスタにリーク故障がないことを確認した後、燃料タンク及びキャニスタを大気に連通させたときの、燃料タンク内の気相の飽和蒸気圧の経時変化により、大気通路の閉塞故障の有無を診断することができる。また、同時に大気弁の開動作不良故障の有無を診断することができる
第９の手段は、上述した第７の手段において、前記故障診断手段は、前記第１故障診断手段及び前記第３故障診断手段にてリーク故障、閉塞故障、若しくは開動作不良故障なしと診断され、且つ前記パージ弁が閉じた状態で、前記大気弁を閉じたときの、燃料タンクの気相における前記飽和蒸気圧の経時変化により、前記大気弁の閉動作不良故障の有無を診断する第５故障診断手段を備える。
上記第９の手段によれば、リーク故障、閉塞故障、若しくは開動作不良故障がないことを確認した後、燃料タンク及びキャニスタを互いに連通させ、それらを大気に開放した状態で、大気弁を閉じたときの燃料タンク内の気相の飽和蒸気圧の経時変化により、大気弁の閉動作不良故障の有無を診断することができる。
第１実施形態を示すシステム構成図である。 第１実施形態の制御回路のブロック図である。 アスピレータの拡大断面図である。 第１実施形態における故障診断プログラムＡを示すフローチャートである。 第１実施形態における故障診断プログラムＢを示すフローチャートである。 第１実施形態における故障診断プログラムＣを示すフローチャートである。 第１実施形態における故障診断プログラムＤを示すフローチャートである。 第１実施形態における故障診断プログラムＥを示すフローチャートである。 第１実施形態における故障診断プログラムＦを示すフローチャートである。 上記各故障診断プログラムＡ～Ｃを説明するためのタイムチャートである。 上記各故障診断プログラムＤ～Ｆを説明するためのタイムチャートである。 上記各故障診断プログラムにおける飽和蒸気圧特性推定プログラムを示すフローチャートである。 アスピレータの燃料流量に対する減圧室の圧力変化を示す特性図である。 第１実施形態における飽和蒸気圧特性の推定法を説明する飽和蒸気圧特性図である。 第２実施形態における飽和蒸気圧特性推定プログラムを示すフローチャートである。 第２実施形態の飽和蒸気圧特性の推定法を説明する飽和蒸気圧特性図である。 第２実施形態の飽和蒸気圧特性の推定法を説明する２つの飽和蒸気圧特性図である。 第３実施形態を示すシステム構成図である。 図１８のオリフィス弁部分の拡大図である。 第３実施形態の制御回路のブロック図である。 第３実施形態における飽和蒸気圧特性推定プログラムを示すフローチャートである。 第３実施形態における飽和蒸気圧特性の推定法を説明する飽和蒸気圧特性図である。
＜第１実施形態のシステム構成＞
図１は、第１実施形態である蒸発燃料処理装置の故障診断装置のシステム構成を示す。第１実施形態は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等のエンジンに適用した例である。
図１において、燃料タンク２の気相には、上流側ベーパ通路３２が接続され、気相中の蒸発燃料をキャニスタ４の活性炭（図示略）に吸着し、捕捉するように構成されている。そのため、キャニスタ４には、上流側ベーパ通路３２と封鎖弁１２（ベーパ弁に相当）を介して連通する下流側ベーパ通路３４の他端が連通して接続されている。キャニスタ４には、一端が大気弁１６を介して大気中に開放された大気通路３６の他端が連通して接続されている。そのため、燃料タンク２の気相の燃料蒸気圧が大気圧より高くなり、封鎖弁１２及び大気弁１６が開放されていると、燃料タンク２中の蒸発燃料がキャニスタ４に流れて吸着され、捕捉される。キャニスタ４には、下流側ベーパ通路３４に隣接して上流側パージ通路３８が連通して接続されており、上流側パージ通路３８の他端は、パージ弁１４を介して下流側パージ通路３９に連通され、下流側パージ通路３９の他端は、エンジン（ＥＮＧ）６の吸気通路に連通して接続されている。そのため、エンジン６が作動して、パージ弁１４及び大気弁１６が開放されている状態では、キャニスタ４に吸着され、捕捉されていた蒸発燃料がエンジン６の吸気負圧に吸入されてパージ処理され、エンジン６にて燃焼される。燃料タンク２、キャニスタ４、上流側ベーパ通路３２、下流側ベーパ通路３４、大気通路３６、上流側パージ通路３８、及び下流側パージ通路３９は、蒸発燃料が通流する経路（ベーパ経路）３０であり、リーク故障診断では、ベーパ経路３０に大気への漏れがないか診断される。
燃料タンク２の液相の底部には、燃料ポンプ（ＥＦＰ）８が固定されており、燃料タンク２内の燃料を燃料供給通路５６を介してエンジン６に供給可能としている。燃料ポンプ８には、プレッシャレギュレータ（ＰＲ）１０が設けられている。プレッシャレギュレータ１０は、燃料ポンプ８がエンジン６に供給した燃料のうち余剰となった燃料を燃料タンク２内に還流させる。燃料供給通路５６には、分岐通路５２が分岐接続されており、分岐通路５２には、途中分岐弁２０が介挿されている。分岐通路５２を介した燃料は、アスピレータ（ＡＳＰ）４０に供給されている。アスピレータ４０は、概ね燃料タンク２の気相内に位置するように固定されている。アスピレータ４０は、燃料を流すことによって負圧を発生させるものであり、発生された負圧は、吸引通路５４によって遮断弁１８を介してキャニスタ４の下流側ベーパ通路３４及び上流側パージ通路３８に隣接する位置に連通されている。吸引通路５４には、圧力センサ（Ｐセンサ）２６が設けられ、吸引通路５４の圧力を検出している。また、燃料タンク２の気相にも温度センサ（Ｔセンサ）２２及び圧力センサ（Ｐセンサ）２４が設けられ、気相の燃料蒸気の温度及び圧力を検出している。
図２は、第１実施形態のシステムの制御回路を示す。図２において、デジタルコンピュータを含んで構成された制御ユニット６０には、温度センサ２２、圧力センサ２４、２６からの検出信号が入力されている。また、制御ユニット６０は、封鎖弁１２、パージ弁１４、大気弁１６、遮断弁１８、分岐弁２０、及び燃料ポンプ８に作動信号を出力して、それぞれの作動状態を制御している。更に、制御ユニット６０は、警告灯６２に作動信号を出力している。警告灯６２は、リーク故障診断によりベーパ経路３０に大気への漏れが検出されたときに点灯されて漏れがあることを運転者に警告する。
図３は、アスピレータ４０の詳細構造を示す。図３のように、アスピレータ４０は、ベンチュリ部４３とノズル部４４の組合せから構成されている。ノズル部４４からベンチュリ部４３に向けて燃料を高速で流し、ベンチュリ部４３から燃料タンク２内に燃料を噴出する構成とされている。ベンチュリ部４３は、絞り４５と、絞り４５の燃料流動方向上流側に設けられた先窄まり状の減圧室４６と、絞り４５の燃料流動方向下流側に設けられた末拡がり状のディフューザ部４７と、減圧室４６に設けられた吸引ポート４２とを備えている。減圧室４６、絞り４５、およびディフューザ部４７は、それぞれ同軸に形成されている。絞り４５は、通路断面積を燃料流動方向の上流側及び下流側に比べて狭くされた狭隘流路を形成している。
吸引ポート４２は、減圧室４６に連通形成され、吸引ポート４２には、吸引通路５４（図１参照）が連通されている。ノズル部４４は、ベンチュリ部４３の上流側に接合されている。ノズル部４４は、アスピレータ４０内に燃料を導入する導入ポート４１と、導入された燃料をベンチュリ部４３内に噴射するノズル本体４８とを備えている。ノズル本体４８は減圧室４６内に同軸収納されており、当該ノズル本体４８の噴射口４９は絞り４５に臨んでいる。
燃料ポンプ８から吐出された燃料の一部は、燃料供給通路５６から分岐通路５２（図１参照）を通して導入ポート４１からアスピレータ４０内へ導入される。導入された燃料は、ノズル本体４８から噴射され、絞り４５及びディフューザ部４７の中央部を軸方向に高速で流動する。このとき、減圧室４６においては、ベンチュリ効果によって負圧が発生する。これにより、吸引ポート４２および吸引通路５４（図１参照）に吸引力が生じる。吸引通路５４を通して吸引ポート４２から吸引された気体（本実施形態１ではキャニスタ４からの蒸発燃料及び空気）は、ノズル本体４８から噴射された燃料と共にディフューザ部４７から燃料タンク２内に混合噴出される。
＜蒸発燃料処理装置の故障診断機能Ａ＞
図４は、上述の蒸発燃料処理装置において、ベーパ経路３０のうちの燃料タンク２側にリーク故障があるか否かを診断するプログラム（第１故障診断手段に相当）の内容を示す。以下、このプログラムの内容について、図１０のタイムチャートの時間Ａで示す領域を参照しながら説明する。
図４の故障診断ルーチンＡのプログラムは、エンジン６が停止されて燃料タンク２の周辺温度が安定した状態（例えば、エンジン停止後、５時間経過時）で起動される。故障診断ルーチンＡのプログラムが起動されると、ステップＳ２において、後述のように燃料タンク２の燃料の気相における飽和蒸気圧特性が推定される。ステップＳ４では、推定された飽和蒸気圧特性に基づいて気相温度が摂氏３７．８度のリード蒸気圧（ＲＶＰ）が求められ、ＲＶＰＮＯ．１として保存される。ステップＳ６では、封鎖弁１２、大気弁１６及びパージ弁１４を全て閉じる。そして、ステップＳ８では、タイマ機能を作動させて計時を開始する。ステップＳ１０では、そのタイマによる計側時間が予め設定した時間ｔ１に到達したか否かを判定する。時間ｔ１は、図１０の時間Ａに相当する時間である。計測時間がｔ１に達するのを待って、ｔ１に達すると、ステップＳ１１において、次の計測のため、タイマ機能をリセットする。
次のステップＳ１２では、上述のステップＳ２と同様に、その時点の燃料タンク２の燃料の気相における飽和蒸気圧特性が再度推定される。そして、ステップＳ１３では、上述のステップＳ４と同様、推定された飽和蒸気圧特性に基づいて気相温度が摂氏３７．８度のリード蒸気圧（ＲＶＰ）が求められ、ＲＶＰＮＯ．２として保存される。次のステップＳ１４では、ＲＶＰＮＯ．１とＲＶＰＮＯ．２との差の絶対値がＲＶＰ変化量ΔＰとして算出される。ステップＳ１６では、ΔＰが閾値ＰＴ１以下か否かが判定される。ベーパ経路３０のうちの燃料タンク２側、即ち燃料タンク２、若しくは封鎖弁１２より燃料タンク２側である上流側ベーパ通路３２に孔が開いていて蒸発燃料の漏れがあると、燃料タンク２のリード蒸気圧は、図１０の時間Ａの領域に破線で示すように、時間とともに低下する。そのため、ステップＳ１６は否定判断され、ステップＳ２０においてリーク故障有の出力が行われる。そして、警告灯６２（図２参照）を点灯する。このようにリーク故障有の出力が行われた後は、一旦故障診断の処理を終了する。一方、リーク故障がなければ、図１０の時間Ａの領域に実線で示すように、燃料タンク２のリード蒸気圧は低下しないため、ステップＳ１６は肯定判断されてステップＳ１８にて異常無の出力が行われる。そして、図１０の時間Ｂの領域で示す故障診断を実行するプログラムに移行する。
＜蒸発燃料処理装置の故障診断機能Ｂ＞
図５は、上述の蒸発燃料処理装置において、ベーパ経路３０のうちのキャニスタ４側にリーク故障があるか否かを診断するプログラム（第２故障診断手段に相当）の内容を示す。以下、このプログラムの内容について、図１０のタイムチャートの時間Ｂで示す領域を参照しながら説明する。
図５のプログラムが実行されると、ステップＳ２Ｂにて、図４のプログラムのステップＳ２と同様、その時点の燃料タンク２の燃料の気相における飽和蒸気圧特性が推定される。ステップＳ４Ｂでは、推定された飽和蒸気圧特性に基づいて気相温度が摂氏３７．８度のリード蒸気圧（ＲＶＰ）が求められ、ＲＶＰＮＯ．１として保存される。ステップＳ６Ｂでは、大気弁１６及びパージ弁１４を閉に維持し、封鎖弁１２を開とする。そして、ステップＳ８Ｂ～ステップＳ１４Ｂでは、図４のステップＳ８～ステップＳ１４と同様、時間ｔ１経過後のリード蒸気圧ＲＶＰＮＯ．２を求め、ＲＶＰＮＯ．１とＲＶＰＮＯ．２との差の絶対値をＲＶＰ変化量ΔＰとして求める。
次にステップＳ１６Ｂでは、ΔＰが閾値ＰＴ１以上か否かが判定される。また、ステップＳ１７Ｂでは、ΔＰが閾値ＰＴ２以下か否かが判定される。ベーパ通路が閉塞故障しているか、又は封鎖弁１２が開動作できない故障がある場合は、上流側ベーパ通路３２及び下流側ベーパ通路３４を通じて燃料タンク２からキャニスタ４に向けて燃料の揮発成分が揮発しないため、図１０の時間Ｂの領域に一点鎖線で示すように、リード蒸気圧は時間Ｂが経過しても閾値ＰＴ１より低下しない。そのため、ステップＳ１６Ｂは否定判断され、ステップＳ１９Ｂにおいて、ベーパ通路の閉塞故障有、又は封鎖弁１２が開動作できない故障有として出力する。警告灯６２（図２参照）も点灯する。
ベーパ通路の閉塞故障がなく、且つ封鎖弁１２の開動作不良故障がない場合は、燃料タンク２の蒸発燃料はキャニスタ４に向けて燃料の揮発成分が揮発されるため、図１０の時間Ｂの領域に実線で示すように、リード蒸気圧は低下する。そのため、ΔＰが閾値ＰＴ１以上となって、ステップＳ１６Ｂは肯定判断される。
一方、キャニスタ４、封鎖弁１２よりキャニスタ４側の下流側ベーパ通路３４、大気弁１６よりキャニスタ４側の大気通路３６、若しくはパージ弁１４よりキャニスタ４側の上流側パージ通路３８の少なくともいずれかに孔開きによるリーク故障が有ると、図１０の時間Ｂの領域に破線で示すように、上述の実線の場合より大きくリード蒸気圧は低下する。そのため、ΔＰは閾値ＰＴ２以上となって、ステップＳ１７Ｂが否定判断される。そのため、ステップＳ２０Ｂにおいて、キャニスタ４、封鎖弁１２よりキャニスタ４側の下流側ベーパ通路３４、大気弁１６よりキャニスタ４側の大気通路３６、若しくはパージ弁１４よりキャニスタ４側の上流側パージ通路３８の少なくともいずれかにリーク故障が有るとの出力を行う。警告灯６２（図２参照）も点灯する。このようにリーク故障有の出力が行われた後は、一旦故障診断の処理を終了する。
上記のようなキャニスタ４等のリーク故障がなければ、リード蒸気圧は図１０の時間Ｂの領域に実線で示すように変化してΔＰは閾値ＰＴ２以下となる。そのため、ステップＳ１７Ｂは肯定判断され、ステップＳ１８Ｂにて異常無の出力が行われる。そして、図１０の時間Ｃの領域で示す故障診断を実行するプログラムに移行する。
＜蒸発燃料処理装置の故障診断機能Ｃ＞
図６は、上述の蒸発燃料処理装置において、ベーパ経路３０のうちの大気通路３６に閉塞故障があるか否かを診断するプログラム（第４故障診断手段に相当）の内容を示す。以下、このプログラムの内容について、図１０のタイムチャートの時間Ｃで示す領域を参照しながら説明する。
図６のプログラムが実行されると、ステップＳ２Ｃにて、図４のプログラムのステップＳ２と同様、その時点の燃料タンク２の燃料の気相における飽和蒸気圧特性が推定される。ステップＳ４Ｃでは、推定された飽和蒸気圧特性に基づいて気相温度が摂氏３７．８度のリード蒸気圧（ＲＶＰ）が求められ、ＲＶＰＮＯ．１として保存される。ステップＳ６Ｃでは、封鎖弁１２は開、パージ弁１４は閉を維持し、大気弁１６を開とする。そして、ステップＳ８Ｃ～ステップＳ１４Ｃでは、図４のステップＳ８～ステップＳ１４と同様、時間ｔ１経過後のリード蒸気圧ＲＶＰＮＯ．２を求め、ＲＶＰＮＯ．１とＲＶＰＮＯ．２との差の絶対値をＲＶＰ変化量ΔＰとして求める。
ステップＳ１６Ｃでは、ΔＰが閾値ＰＴ２以上か否かが判定される。大気通路３６が閉塞故障しているか、又は大気弁１６が開動作できない故障がある場合は、燃料タンク２のリード蒸気圧は、図１０の時間Ｃの領域に破線で示すように、時間Ｃが経過しても閾値ＰＴ２より高い状態に維持される。そのため、ステップＳ１６Ｃは否定判断され、ステップＳ２０Ｃにおいて、大気通路３６の閉塞故障、又は大気弁１６の開動作不良故障有の出力が行われる。そして、警告灯６２（図２参照）を点灯する。一方、このような故障がなければ、燃料タンク２の燃料は揮発して図１０の時間Ｃの領域に実線で示すように、燃料タンク２のリード蒸気圧は低下するため、ステップＳ１６Ｃは肯定判断されてステップＳ１８Ｃにて異常無の出力が行われる。この後は、故障診断の処理を終了する。
＜蒸発燃料処理装置の故障診断機能Ｄ＞
図７は、上述の蒸発燃料処理装置において、ベーパ経路３０のうちの燃料タンク２側にリーク故障があるか否かを診断するプログラム（第１故障診断手段に相当）の内容を示す。このプログラムは、実質的に図４に示したプログラムと同一である。図７のプログラムが図４のプログラムに対して相違する点は、故障診断時に大気弁１６が開か閉か相違するのみである。しかし、封鎖弁１２が閉じられた状態で、燃料タンク２側のリーク故障診断をする際に、大気弁１６の開閉状態は診断に影響しない。従って、図１０の時間Ａの領域と図１１の時間Ｄの領域との比較からも明らかなように、図７のプログラム内容は図４のプログラム内容と実質的に同一であり、図７のプログラム内容についての詳細な説明は、図４の説明の繰り返しとなるため省略する。
＜蒸発燃料処理装置の故障診断機能Ｅ＞
図８は、上述の蒸発燃料処理装置において、上流側ベーパ通路３２及び下流側ベーパ通路３４が閉塞していないか、又は封鎖弁１２に開動作不良故障がないかを診断するプログラムの内容を示す。このプログラムは、実質的に図５に示したプログラムと同一である。図８のプログラムが図５のプログラムに対して相違する点は、故障診断時に大気弁１６が開か閉か相違するのみである。しかし、上流側ベーパ通路３２及び下流側ベーパ通路３４が閉塞していないか、又は封鎖弁１２に開動作不良故障がないかを診断する際に、大気弁１６の開閉状態は診断に影響しない。従って、図１０の時間Ｂの領域と図１１の時間Ｅの領域との比較からも明らかなように、上流側ベーパ通路３２及び下流側ベーパ通路３４が閉塞していないか、又は封鎖弁１２に開動作不良がないかを診断することに関しては、図８のプログラム内容は図５のプログラム内容と実質的に同一であり、図８のプログラム内容についての詳細な説明は、図５の説明の繰り返しとなるため省略する。
＜蒸発燃料処理装置の故障診断機能Ｆ＞
図９は、上述の蒸発燃料処理装置において、大気弁１６に閉動作不良故障があるか否かを診断するプログラム（第５故障診断手段に相当）の内容を示す。以下、このプログラムの内容について、図１１のタイムチャートの時間Ｆで示す領域を参照しながら説明する。
図９のプログラムが実行されると、ステップＳ２Ｆにて、図４のプログラムのステップＳ２と同様、その時点の燃料タンク２の燃料の気相における飽和蒸気圧特性が推定される。ステップＳ４Ｆでは、推定された飽和蒸気圧特性に基づいて気相温度が摂氏３７．８度のリード蒸気圧（ＲＶＰ）が求められ、ＲＶＰＮＯ．１として保存される。ステップＳ６Ｆでは、封鎖弁１２を開、大気弁１６を閉、パージ弁１４を閉とする。そして、ステップＳ８Ｆ～ステップＳ１４Ｆでは、図４のステップＳ８～ステップＳ１４と同様、時間ｔ１経過後のリード蒸気圧ＲＶＰＮＯ．２を求め、ＲＶＰＮＯ．１とＲＶＰＮＯ．２との差の絶対値をＲＶＰ変化量ΔＰとして求める。
ステップＳ１６Ｆでは、ΔＰが閾値ＰＴ３以下か否かが判定される。ステップＳ６Ｆにてパージ弁１４が閉、封鎖弁１２及び大気弁１６が開の状態から大気弁１６が閉とされると、燃料タンク２の燃料の揮発が止められるため、リード蒸気圧は、その時点の圧力を維持するはずであるが、大気弁１６が開のまま閉動作できない故障を起こしていると、上記リード蒸気圧は、図１１の時間Ｆの領域に破線で示すように低下する。そのため、ステップＳ１６Ｆは否定判断され、ステップＳ２０Ｆにおいて大気弁１６の閉動作不良故障有の出力が行われる。そして、警告灯６２（図２参照）を点灯する。一方、大気弁１６の閉動作不良故障がなければ、図１１の時間Ｆの領域に実線で示すように、上記リード蒸気圧は低下しないため、ステップＳ１６Ｆは肯定判断されてステップＳ１８Ｆにて異常無の出力が行われる。この後は、故障診断の処理を終了する。
＜飽和蒸気圧特性推定機能＞
図１２は、図４のステップＳ２、ステップＳ１２における飽和蒸気圧特性推定プログラムの第１実施形態を示す。以下、このプログラムの内容を、図１～３、並びに図１３、１４を参照しながら説明する。
まず、ステップＳ２２では、温度センサ２２により検出される燃料タンク２内の気相の温度を取り込む。また、ステップＳ２４では、圧力センサ２６により検出されるアスピレータ４０の減圧室４６の圧力を取り込む。次のステップＳ２６では、ステップＳ２２、Ｓ２４にて取り込まれた気相温度及び減圧室４６の圧力に基づいて、燃料タンク２内の燃料の飽和蒸気圧特性を推定する。
アスピレータ４０の減圧室４６内は、アスピレータ４０の作動が安定した状態では、燃料蒸気が飽和状態となっている。そのため、図１３のように、アスピレータ４０に対する燃料ポンプ８からの燃料供給量から算出される減圧室４６の負圧（吸引負圧）と、実際に圧力センサ２６によって検出される圧力（計測結果）との差から飽和蒸気圧（蒸気圧）を求めることができる。飽和蒸気圧特性の推定は、図１４のように、燃料タンク２内の気相の温度及び飽和蒸気圧に基づいて予め記憶されている複数の飽和蒸気圧特性の中から、破線のように温度に対する蒸気圧が一致する特性が特定される。ここで、燃料タンク２の気相の温度の代わりに、減圧室４６の温度を用いることもできる。
＜第２実施形態＞
図１５は、第２実施形態を示す。第２実施形態は、図４のステップＳ２、ステップＳ１２における飽和蒸気圧特性推定プログラムの別例である。以下、このプログラムの内容を、図１、２、１６、１７を参照しながら説明する。
図１５のプログラムが実行されると、ステップＳ２８では、温度センサ２２により検出される燃料タンク２内の気相の温度をＴＫ１として取り込む。また、ステップＳ３０では、圧力センサ２４により検出される燃料タンク２内の気相の圧力をＰＶ１として取り込む。ステップＳ３２では、再度、温度センサ２２により検出される気相温度をＴＫ２として取り込む。そして、ステップＳ３４では、ＴＫ２－ＴＫ１が予め設定した温度差ＴＴに達するのを待って、ステップＳ３６に進む。ステップＳ３６では、この時点で圧力センサ２４により検出される気相の圧力をＰＶ２として取り込む。次のステップＳ３８では、温度センサ２２の検出温度がＴＫ１からＴＫ２に変化するとき、圧力センサ２４の検出圧力がＰＶ１からＰＶ２に変化する飽和蒸気圧特性が、予め記憶されている飽和蒸気圧特性の中に存在すれば、その特性を、その時点で燃料タンク２内の燃料の飽和蒸気圧特性と推定する。ステップＳ４０では、ステップＳ３８にて飽和蒸気圧特性の推定が完了したか否かを判定している。推定が完了するまで図１５の処理が繰り返される。
図１６は、気相温度変化（ＴＫ１からＴＫ２）に対する気相圧力変化（ＰＶ１からＰＶ２）が一致する飽和蒸気圧特性が存在し、燃料タンク２内の燃料の飽和蒸気圧特性の推定が行われた場合を示す。図１７の例では、気相温度変化（ＴＫ１からＴＫ２）に対する気相圧力変化（ＰＶ１からＰＶ２）が、飽和蒸気圧特性Ｃ１の曲線と一致するため、飽和蒸気圧特性はＣ１であると推定される。一方、気相温度変化（Ｔ１からＴ２）に対する気相圧力変化（ＰＶ１からＰＶ２）が、飽和蒸気圧特性Ｃ２の曲線と一致せず、この時点では飽和蒸気圧特性を推定することができない場合を示す。
第２実施形態によれば、第１実施形態に比べて、アスピレータ４０の減圧室４６の圧力を検出する必要がないため、アスピレータ４０及び圧力センサ２６を省略することができる。
＜第３実施形態＞
図１８、２０、２１は、第３実施形態を示す。第３実施形態は、図４のステップＳ２、ステップＳ１２における飽和蒸気圧特性推定プログラムの別例である。図１８、２０は、第３実施形態のシステム構成を示す。また、図２１は、第３実施形態の飽和蒸気圧特性推定プログラムの内容を示す。
図１８のように、第３実施形態は、第１実施形態におけるアスピレータ４０の減圧室４６に一端が連通された吸引通路５４の他端を上流側ベーパ通路３２に連通させ、この吸引通路５４にオリフィス弁２１を介挿している。オリフィス弁２１は、図１９のように吸引通路５４を流れる蒸発燃料の通路面積を縮小変更可能としたものである。オリフィス弁２１には、上流側ベーパ通路３２からアスピレータ４０の減圧室４６に向けて蒸発燃料が流れる。オリフィス弁２１には圧力センサ２８が接続され、オリフィス弁２１の上流側と下流側の圧力差を検出可能としている。図２０のように、圧力センサ２８の検出信号は、制御ユニット６０に取り込まれるように接続されている。また、制御ユニット６０からの信号によりオリフィス弁２１の通路面積が変更可能とされている。第３実施形態のシステム構成は、上述のように吸引通路５４の構成が変更されたのみで、その他の構成は第１実施形態と同一である。
図２１は、図４のステップＳ２、ステップＳ１２における飽和蒸気圧特性推定プログラムの第３実施形態を示す。以下、このプログラムの内容を、図１８～２０、２２を参照しながら説明する。
図２１のプログラムが実行されると、ステップＳ４２にて温度センサ２２により検出される燃料タンク２内の気相の温度を取り込む。ステップＳ４４では、圧力センサ２８により検出されるオリフィス弁２１の差圧に基づいてベルヌーイの式から燃料成分密度を次式により求める。
燃料成分密度＝差圧／（Ｑ／ＣＫ）2
但し、Ｑ：オリフィス弁２１の通過流量、Ｃ：流量係数、Ｋ：断面係数
また、ステップＳ４４では、上記のように求めた燃料成分密度と相関する燃料蒸気圧を、燃料成分密度から算出する。次のステップＳ４６では、温度センサ２２による気相温度と算出された燃料蒸気圧とから、予め記憶されている飽和蒸気圧特性との比較により飽和蒸気圧特性を推定する。図２２は、気相温度と燃料蒸気圧とから破線で示す飽和蒸気圧特性を推定する様子を示している。
上記各実施形態において、ステップＳ２、Ｓ１２、Ｓ２Ｂ、Ｓ１２Ｂ、Ｓ２Ｃ、Ｓ１２Ｃ、Ｓ２Ｄ、Ｓ１２Ｄ、Ｓ２Ｅ、Ｓ１２Ｅ、Ｓ２Ｆ、Ｓ１２Ｆ、図１２の飽和蒸気圧特性推定ルーチン、図１５の飽和蒸気圧特性推定ルーチン、及び図２１の飽和蒸気圧特性推定ルーチンの各処理は、飽和蒸気圧特性推定手段に相当する。また、図４～９の故障診断ルーチンの各処理は、故障診断手段に相当し、ステップＳ２２、Ｓ２８、Ｓ３２、及びＳ４２の各処理は、気相温検出手段に相当し、ステップＳ３０及びＳ３６の各処理は、蒸気圧検出手段に相当し、ステップＳ４４の処理は、密度検出手段に相当する。更に、図４、７の故障診断ルーチンの各処理は、第１故障診断手段に相当し、図５の故障診断ルーチンの各処理は、第２故障診断手段に相当し、図８の故障診断ルーチンの各処理は、第３故障診断手段に相当し、図６の故障診断ルーチンの各処理は、第４故障診断手段に相当し、図９の故障診断ルーチンの各処理は、第５故障診断手段に相当する。
＜その他の実施形態＞
以上、本明細書に開示の技術を特定の実施形態について説明したが、その他各種の形態で実施可能なものである。例えば、上記実施形態では、飽和蒸気圧特性から飽和蒸気圧を読み取るための特定の温度を摂氏３７．８度のリード蒸気圧（ＲＶＰ）としたが、特定の温度は、任意の温度とすることができる。上記実施形態では、ベーパ通路と大気通路の閉塞故障を区別せずに診断するものとしたが、それぞれの閉塞故障を区別して診断することもできる。上記実施形態では、気相温度を温度センサ２２により直接検出したが、燃料温度、エンジンの冷却水温度等により代用してもよい。また、気相温度は、燃料温度、外気温度、及び燃料タンク内の燃料残量を用いて演算により求めてもよい。
２ 燃料タンク
４ キャニスタ
６ エンジン（ＥＮＧ）
８ 燃料ポンプ（ＥＦＰ）
１０ プレッシャレギュレータ（ＰＲ）
１２ 封鎖弁（ベーパ弁）
１４ パージ弁
１６ 大気弁
１８ 遮断弁
２０ 分岐弁
２１ オリフィス弁
２２ 温度センサ
２４、２６、２８ 圧力センサ
３０ ベーパ経路
３２ 上流側ベーパ通路
３４ 下流側ベーパ通路
３６ 大気通路
３８ 上流側パージ通路
３９ 下流側パージ通路
４０ アスピレータ（ＡＳＰ）
４１ 導入ポート
４２ 吸引ポート
４３ ベンチュリ部
４４ ノズル部
４５ 絞り（狭隘流路）
４６ 減圧室
４７ ディフューザ部
４８ ノズル本体
４９ 噴射口
５２ 分岐通路
５４ 吸引通路
５６ 燃料供給通路
６０ 制御ユニット
６２ 警告灯

Claims (9)

  1. 燃料タンク内で発生する蒸発燃料を吸着して捕捉するキャニスタと、
    該キャニスタに燃料タンク内で発生した蒸発燃料を導入するベーパ通路と、
    該ベーパ通路を開閉するベーパ弁と、
    前記キャニスタに捕捉された蒸発燃料をパージ処理のため通流させるパージ通路と、
    該パージ通路を開閉するパージ弁と、
    前記キャニスタ内に大気を供給する大気通路と、
    該大気通路を開閉する大気弁と、
    を備える蒸発燃料処理装置と、
    燃料タンク内の燃料の飽和蒸気圧特性を求める飽和蒸気圧特性推定手段と、
    蒸発燃料処理装置において蒸発燃料が流入する通路及び空間の全てを大気に対して閉塞した状態下、若しくは蒸発燃料処理装置において蒸発燃料が流入する通路及び空間の少なくとも一部を大気に対して開放した状態下で、前記飽和蒸気圧特性推定手段により求められる飽和蒸気圧特性の経時変化により、蒸発燃料処理装置のリーク故障、若しくは蒸発燃料処理装置の閉塞故障の有無を診断する故障診断手段と、を備え、
    前記故障診断手段は、前記飽和蒸気圧特性推定手段により求められる飽和蒸気圧特性から特定の温度における飽和蒸気圧を求め、この飽和蒸気圧の経時変化により故障の有無を診断する
    蒸発燃料処理装置の故障診断装置。
  2. 請求項１において、
    前記飽和蒸気圧特性推定手段は、
    燃料タンクの気相の温度を代表する温度を検出する気相温検出手段と、
    通路断面積を上流側に比べて狭くされた狭隘流路に燃料を流速を速めて流して、その狭隘流路周りの減圧室にベンチュリ効果により負圧を発生するアスピレータと、を備え、
    前記アスピレータの減圧室における圧力により求められる燃料蒸気圧、並びに前記気相温検出手段により検出される温度を、予め前記温度に対して記憶された燃料の飽和蒸気圧特性と対比して飽和蒸気圧特性を推定する
    蒸発燃料処理装置の故障診断装置。
  3. 請求項１において、
    前記飽和蒸気圧特性推定手段は、
    燃料タンクの気相の温度を代表する温度を検出する気相温検出手段と、
    燃料タンクの気相の蒸発燃料の蒸気圧を求める蒸気圧検出手段と、を備え、
    前記気相温検出手段により検出される温度が変化する前後において、前記蒸気圧検出手段により検出される各蒸気圧を、予め記憶された飽和蒸気圧特性の前記気相温検出手段により検出されたのと同じ各温度における各飽和蒸気圧と対比して飽和蒸気圧特性を推定する
    蒸発燃料処理装置の故障診断装置。
  4. 請求項１において、
    前記飽和蒸気圧特性推定手段は、
    燃料タンクの気相の温度を代表する温度を検出する気相温検出手段と、
    燃料タンクの気相の蒸発燃料における燃料成分密度を求める密度検出手段と、を備え、
    該密度検出手段による燃料成分密度から求められる燃料蒸気圧、並びに前記気相温検出手段により検出される温度を、予め前記温度に対して記憶された燃料の飽和蒸気圧特性と対比して飽和蒸気圧特性を推定する
    蒸発燃料処理装置の故障診断装置。
  5. 請求項１～４のいずれかにおいて、
    前記故障診断手段は、前記パージ弁を閉じた状態で、前記ベーパ弁を閉じたときの、燃料タンクの気相における前記飽和蒸気圧の経時変化により、
    燃料タンク、若しくは前記ベーパ弁より燃料タンク側の前記ベーパ通路の少なくともいずれかにおけるリーク故障の有無を診断する第１故障診断手段を備える
    蒸発燃料処理装置の故障診断装置。
  6. 請求項５において、
    前記故障診断手段は、前記第１故障診断手段にてリーク故障なしと診断され、且つ前記パージ弁を閉じた状態で、前記ベーパ弁を開き、且つ前記大気弁を閉じたときの、燃料タンクの気相における前記飽和蒸気圧の経時変化により、
    前記キャニスタ、前記ベーパ弁より前記キャニスタ側の前記ベーパ通路、前記大気弁より前記キャニスタ側の前記大気通路、若しくは前記パージ弁より前記キャニスタ側の前記パージ通路の少なくともいずれかにおけるリーク故障の有無、
    前記ベーパ弁を含む前記ベーパ通路における閉塞故障の有無、
    又は前記ベーパ弁の開動作不良故障の有無を診断する第２故障診断手段を備える
    蒸発燃料処理装置の故障診断装置。
  7. 請求項５において、
    前記故障診断手段は、前記第１故障診断手段にてリーク故障なしと診断され、且つ前記パージ弁を閉じた状態で、前記ベーパ弁及び前記大気弁を開いたときの、燃料タンクの気相における前記飽和蒸気圧の経時変化により、
    前記ベーパ弁を含む前記ベーパ通路における閉塞故障の有無、
    又は前記ベーパ弁の開動作不良故障の有無を診断する第３故障診断手段を備える
    蒸発燃料処理装置の故障診断装置。
  8. 請求項６において、
    前記故障診断手段は、前記第１故障診断手段及び前記第２故障診断手段にてリーク故障、閉塞故障、若しくは開動作不良故障なしと診断され、且つ前記パージ弁が閉じた状態で、前記ベーパ弁及び前記大気弁を共に開いたときの、燃料タンクの気相における前記飽和蒸気圧の経時変化により、
    前記大気弁を含む前記大気通路における閉塞故障の有無、
    又は前記大気弁の開動作不良故障の有無を診断する第４故障診断手段を備える
    蒸発燃料処理装置の故障診断装置。
  9. 請求項７において、
    前記故障診断手段は、前記第１故障診断手段及び前記第３故障診断手段にてリーク故障、閉塞故障、若しくは開動作不良故障なしと診断され、且つ前記パージ弁が閉じた状態で、前記大気弁を閉じたときの、燃料タンクの気相における前記飽和蒸気圧の経時変化により、
    前記大気弁の閉動作不良故障の有無を診断する第５故障診断手段を備える
    蒸発燃料処理装置の故障診断装置。
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