JP2539321B2 - エバポパ―ジシステムの故障診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の燃料蒸気を
吸気系へ放出して処理するエバポパ―ジシステムの故障
診断装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、内燃機関の燃料タンク等から
発生する燃料蒸気を活性炭に吸着させ、これを吸気系へ
パ―ジして処理するエバポパ―ジシステムがある。この
ようなエバポパ―ジシステムの故障診断を行う装置とし
て、例えば特開平４ー１５３５５４号公報に記載の如
く、キャニスタの大気開放通路に設けられた診断用制御
弁と、該キャニスタと診断用制御弁との間の大気開放通
路の圧力を検出する圧力検出手段と、診断時にパ―ジ用
制御弁及び診断用制御弁の夫々の開閉制御を行う弁制御
手段と、診断時に前記圧力検出手段で検出した圧力値を
基準値と比較してシステムの故障を検出する故障検出手
段とを有し、前記診断用制御弁を開弁し、パ―ジ用制御
弁の開弁時及び閉弁時の夫々で故障検出を行うものがあ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来例
の場合、パ―ジ用制御弁と診断用制御弁を共に閉じた時
に、燃料蒸気によりタンクとキャニスタ間の蒸気通路内
の圧力が上昇するか否かにより蒸気通路の閉塞又は外れ
等の故障を検出しようとするものであるが、これによる
と燃料が新しく軽質成分が多く含まれているときには故
障を検出することができるが、軽質成分が蒸発してしま
った後は前記蒸気通路内の圧力は上昇しないので故障の
検出が行い難い。

【０００４】また、診断用制御弁を閉じパ―ジ用制御弁
を開いて吸気管の負圧をパ―ジ用制御弁とキャニスタの
間のパ―ジ通路に導入し、パ―ジ通路内の圧力が負圧に
なるか否かによりパ―ジ通路の閉塞又は外れ等の故障を
検出しようとするものであるが、これによると例えば、
燃料タンクなどに小さな穴があいている時に燃料が新し
く軽質成分が非常に多く含まれて場合には、燃料の蒸発
量の方が前記の小さな穴から大気へ逃げる量より多くな
るため、パ―ジ通路内の圧力は負圧にならないことがあ
ると共に、吸気管の負圧が非常に大きい時には前記のよ
うな小さな穴からの空気量に対し吸気管に吸われる空気
量の方が圧倒的に多いため、穴による影響は現れてこな
い等で故障の検出が行い難い。

【０００５】更に、前記蒸気通路又はパ―ジ通路に故障
があった場合、例えば診断用制御弁を閉じパ―ジ用制御
弁を開いたにも拘らずパ―ジ通路内の圧力が負圧になら
なかった際、故障をしていることは検出できるが、パ―
ジ用制御弁が故障しているのか、パ―ジ通路内の配管が
外れているのかを検出することができないため、修理の
際どこを点検すれば良いのか判らない等の問題がある。

【０００６】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、燃料の新旧
による軽質成分の有無に拘らず、システム内の故障箇所
を特定できるエバポパージシステムの故障診断装置を提
供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明におけるエバポパージシステムの故障診断装
置は、前記コントローラが、故障診断開始時にパージ用
制御弁を閉じると共に診断用制御弁を開きシステム内の
圧力Ｐ０（大気圧）を判断して大気圧以外のときに診断
用制御弁の故障を診断し、その後診断用制御弁も閉じて
所定時間後のタンク内の圧力Ｐ１からシステム内の圧力
変化Ａ１を算出すると共に該圧力変化Ａ１を基準値ａ１
と比較してＡ１がａ１より小さいときに燃料の劣化及び
異常診断をし、その後パージ用制御弁を開き所定時間後
のタンク内の圧力Ｐ２からシステム内の圧力変化Ａ２を
算出すると共に該圧力変化Ａ２を基準値ａ２と比較し、
更にその後パージ用制御弁を閉じて所定時間後のタンク
内の圧力Ｐ３を測定し先に測定した圧力Ｐ１との差を算
出すると共に該差圧Ａ３を基準値ａ３と比較して異常検
出することを特徴とするものである。

【０００８】更に、前記パ―ジ用制御弁が、故障診断時
以外は他の制御手段から入力された制御信号により制御
され、故障診断時には前記他の制御手段からの制御信号
が遮断され、前記パ―ジ用制御弁及び診断用制御弁をそ
れぞれ開閉する弁制御手段により制御されるようにした
ことを特徴とするものでもある。

【０００９】更にまた、前記燃料タンク内に残された燃
料の量を検出する燃料計の値により燃料タンク内の空間
の体積、及び燃料と燃料タンク内に閉じ込められた空気
との接触する面積を算出し、前記各基準値の算定要因に
付加させたことを特徴とするものでもある。

【００１０】

【作用】以上の構成によれば、コントロ―ラにより、パ
―ジ用制御弁を閉じると共に診断用制御弁を開きシステ
ム内の圧力Ｐ0（大気圧）を判断して、結果的に診断用
制御弁の故障を知り、その後診断用制御弁も閉じて所定
時間後のタンク内の圧力Ｐ1からシステム内の圧力変化
Ａ1を算出すると共に該圧力変化Ａ1を基準値ａ1と比較
して、結果的に燃料が劣化し軽質成分が蒸発してしまっ
ているか、若しくは配管が外れたり配管中に穴があるこ
と等の故障を知り、その後パ―ジ用制御弁を開き所定時
間後のタンク内の圧力Ｐ2からシステム内の圧力変化Ａ2
を算出すると共に該圧力変化Ａ2を基準値ａ2と比較し
て、結果的にパ―ジ用制御弁の故障を知り、更にその後
パ―ジ用制御弁を閉じて所定時間後のタンク内の圧力Ｐ
3を測定し先に測定した圧力Ｐ1との差を算出すると共に
該差圧Ａ3を基準値ａ3と比較して、結果的に配管が外れ
たり配管中に穴があること等の故障を知るのである。

【００１１】

【実施例】添付図面を参照して本発明の実施例について
説明する。図において、１は内燃機関の燃料タンクであ
り、該燃料タンク１の上部とキャニスタ２とは蒸気通路
３で連絡されている。したがって、燃料タンク１から蒸
発する燃料蒸気は蒸気通路３を経てキャニスタ２に入
り、該キャニスタ２に吸着される。Ｖ3は前記蒸気通路
３に配置されたタンク内圧力制御弁、４は圧力検出器で
ある。

【００１２】前記キャニスタ２はパ―ジ用制御弁Ｖ1を
備えたパ―ジ通路５により吸気管６内の絞り弁７の近傍
に連絡されている。また、該キャニスタ２の大気開放通
路８には診断用制御弁Ｖ2が配置されている。

【００１３】そして、前記圧力検出器４からの燃料タン
ク１内の圧力信号が線９で，燃料タンク１内の燃料計の
信号が線１０で、またパ―ジ用制御弁Ｖ1の切替信号及
びパ―ジ受け入れ可能か否かの信号が線１１で夫々コン
トロ―ラ１２に入力され、エバポパ―ジシステムの故障
診断時に該コントロ―ラ１２によって前記各弁Ｖ1，Ｖ2
及びＶ3の開閉が制御されるのである。

【００１４】図２は診断時のシステム内の圧力変化であ
り、正常なシステムで燃料が新しい時の圧力変化を示す
ものである。また、図３はコントロ―ラ１２が実行する
診断処理の一実施例のフロ―チャ―トを示すものであ
り、この処理はメインル―チンの一部である。次に各ス
テップの動作を夫々説明する。

【００１５】２１：他の制御手段であるエンジンコント
ロール用の制御回路から弁Ｖ１を切り放し、その信号及
びパージ受け入れ可能か否かの信号を線１１で故障診断
用のコントローラ１２に入力して、制御の準備をする。 ２２：エンジンがパージ受け入れ可能か否かを判断し、
可能なときは、診断を開始する。不可の場合はステップ
３９により走行時のモードに戻し、診断を終了する。 ２３：走行時、タンク内の圧力は、燃料蒸気の影響で正
圧Ｐ４になっているか、若しくはパージ時に吸気管の負
圧がタンク内に導かれて負圧Ｐ５になっているかどちら
かである（図２参照）。よって、弁Ｖ１を閉，Ｖ２及び
Ｖ３を開にして、タンク内を大気圧に戻し、診断を継続
する。 ２４：タンク内の圧力Ｐ０を読み込む。 ２５：圧力Ｐ０が大気圧になったかを判断する。そして
大気圧になっていれば一応正常と判断し、大気圧になら
なければ弁Ｖ２又はＶ３に故障があると判断する。 ２６：弁Ｖ２を閉じて配管内を密閉する。 ２７：時刻Ｔ１における圧力Ｐ１を読み込む。 ２８：規定時間当たりの圧力変化Ａ１を算出する。 ２９：前記２８で算出した圧力変化Ａ１を基準値ａ１と
比較する。そしてＡ１≧ａ１の時はタンク内の圧力が燃
料蒸気により上昇していると判断される。つまり、燃料
は新しいと判断できる。Ａ１＜ａ１の時は燃料が劣化し
軽質成分が蒸発してしまっており、燃料蒸気の影響がな
くなっているか若しくは何か異常があると判断できるた
め、ステップ４５以下で故障の有無を判断する。 ３０：弁Ｖ１を開き、吸気管の負圧をタンク内に導入す
る。 ３１：時刻Ｔ２における圧力Ｐ２を読み込む。 ３２：負圧導入後の圧力変化Ａ２を算出する。 ３３：前記３２で算出した圧力変化Ａ２を基準値ａ２と
比較する。そしてＡ２≧ａ２の時はシステムが正常であ
るか、若しくは燃料蒸気の影響が吸気負圧に勝っている
ため配管等の外れや穴等の影響が打ち消されているもの
と判断できる。Ａ２＜ａ２の時は弁Ｖ１又はＶ３が故障
しているか、若しくは配管等の外れや穴等が大きいもの
と判断できるため、ステップ３３−１へ移行して弁の故
障か配管等の外れや穴等の異常かを診断する。３３−１：前記３３より弁Ｖ１又はＶ３の故障若しくは
配管等の外れや穴等が大きいときであることから、圧力
Ｐ２と大気圧を比較することによって区別することがで
きる。すなわち、圧力Ｐ２が大気圧と同等であれば配管
が外れたり配管中に穴があると判断でき、それ以外は、
弁Ｖ１又はＶ３の故障となる。 ３３−２：配管の外れ若しくは穴があいていることをユ
ーザーに知らせ、ステップ３９に戻り診断を終了する。 ３４：弁Ｖ１を閉じて配管内を密閉する。 ３５：時刻Ｔ３における圧力Ｐ３を読み込む。 ３６：ステップ２７で測定した圧力Ｐ１とステップ３５
で測定した圧力Ｐ３との差Ａ３を算出する。 ３７：前記３６で算出した圧力差Ａ３と基準値ａ３を比
較する。そしてＡ３≧ａ３の時はシステムは正常である
と判断できる。なぜなら、両圧力は一定時間内に燃料蒸
気の影響により上昇して得られた結果であり、上昇勾配
はほぼ同じであると考えられる。よって、圧力Ｐ１は大
気圧から、また圧力Ｐ３は負圧から同一勾配で上昇する
ため、システムに例えば穴がある等の異常がなければＡ
３≧ａ３の関係が成り立つ。Ａ３＜ａ３の時とは、配管
が外れたり配管中に穴があり燃料蒸気が大気に放出され
てしまう場合に、圧力Ｐ１はあまり大きくならず、また
ステップ３４で配管内を密閉しても配管中の穴等から大
気を吸い込み圧力Ｐ３も大気圧に近いところでサーチレ
ートしてしまい、結果的にＰ１とＰ３に大きな差が現れ
ない時である。したがってこの時は配管の外れ若しくは
穴があいていると判断できる。 ３８：配管の外れ若しくは穴があいていることをユーザ
ーに知らせる。

【００１６】３９：本システムの故障診断用のコントロ
―ラ１２による制御を終了し、通常の走行状態における
弁Ｖ1の制御を他の制御手段により制御できるように制
御信号を供給する。 ４０：弁Ｖ2を開き通常の走行状態に戻し、故障診断を
終了する。

【００１７】４１：ステップ２５において弁Ｖ2又はＶ3
が故障していると判断されるため、そのどちらの弁が故
障しているかを判断すべく、弁Ｖ1を開きＶ2を閉じるこ
とにより、タンクに吸気管の負圧を導入する。 ４２：時刻Ｔ1における圧力Ｐ1を読み込む。 ４３：前記４２で測定した圧力Ｐ1と初期の圧力Ｐ0を比
較する。そしてＰ0≧Ｐ1の時には、吸気管の負圧がタン
ク内に導入されタンク内の圧力が下降したためであり弁
Ｖ3は正常であると判断でき、ステップ２５で初期の圧
力Ｐ0が大気圧にならなかった原因は弁Ｖ2の故障である
と判断することができる。Ｐ0＜Ｐ1の時には、吸気管の
負圧がタンク内に導入されず圧力が下降しないためであ
り、弁Ｖ1又は弁Ｖ3が故障していると考えられる。 ４３ー１：弁Ｖ1を閉じステップ２６に戻り、以降故障
診断を継続する。 ４４：ステップ４３で弁Ｖ2が故障していると診断され
たため、弁Ｖ2が故障していることをユ―ザ―に知ら
せ、ステップ３９に戻り診断を終了する。 ４５：ステップ２９で燃料が劣化しているか又はどこか
に故障があると判断されたため、弁Ｖ1を開き吸気管の
負圧をタンク内に導入する。 ４６：時刻Ｔ2における圧力Ｐ2を読み込む。 ４７：ステップ４５で負圧を導入した後の圧力変化Ａ2
を算出する。 ４８：前記４７で算出された圧力変化Ａ2と基準値ａ2を
比較する。そしてＡ2≧ａ2の時は弁は正常に作動してい
ると判断できるが、小さな穴があいている可能性が残っ
ていると考えられる。Ａ2＜ａ2の時は弁Ｖ1又はＶ3が故
障していることによる吸気管の負圧が導入されないため
圧力が下降しないものと判断できる。 ４９：前記４８で弁Ｖ1又はＶ3が故障しているものと判
断されたため、どちらが故障しているかを判断すべく、
弁Ｖ1を閉じＶ2を開いて大気をタンク内に導入する。 ５０：時刻Ｔ3における圧力Ｐ3を読み込む。 ５１：前記５０で測定した圧力Ｐ3が大気圧になったか
否か判断する。そして圧力Ｐ3が大気圧になったなら
ば、弁Ｖ1が故障しているためにステップ３３或はステ
ップ４８でタンク内の圧力が負圧にならなかったと判断
できる。圧力Ｐ3が大気圧にならなかったならば、弁Ｖ3
が故障しているためにステップ３３或はステップ４８で
タンク内の圧力が負圧にならなかったと判断できる。 ５２：前記５１で弁Ｖ3が故障していると判断されたた
め、弁Ｖ3が故障していることをユ―ザ―に知らせ、ス
テップ３９に戻り診断を終了する。 ５３：前記５１で弁Ｖ1が故障していると判断されたた
め、弁Ｖ1が故障していることをユ―ザ―に知らせ、ス
テップ３９に戻り診断を終了する。

【００１８】５４：ステップ４８で配管中に小さな穴が
あいている可能性があると判断されたため、システムが
正常であるのか小さな穴があいているのかを判断すべく
弁Ｖ1を閉じて配管内を密閉する。 ５５：時刻Ｔ3における圧力Ｐ3を読み込む。 ５６：前記５５で測定した圧力Ｐ3とステップ２７で測
定した圧力Ｐ1の差Ａ3を算出する。 ５７：前記５６で算出した圧力差Ａ3と基準値ａ3を比較
する。そしてＡ3≧ａ3の時はシステムは正常であると判
断できる。なぜなら、このル―チンではステップ２９で
判断されているように燃料は劣化しており、燃料蒸気の
影響が小さいため負圧を導入した後配管内を密閉した
際，システムが正常、つまり、配管中に穴があいていな
ければタンク内は負圧のまま保たれることになり、圧力
Ｐ1と圧力Ｐ3の差Ａ3は大きくなる。よってシステムは
正常であるから、ステップ３９に戻り診断を終了する。
Ａ3＜ａ3の時は、配管が外れたり配管中に穴があると判
断できる。なぜなら、負圧導入後に配管中を密閉しても
穴から大気を吸い込んでしまうためタンク内の圧力は大
気圧になってしまう。つまり、圧力Ｐ1とＰ3の差Ａ3は
ほとんどゼロになる。 ５８：前記５７で配管が外れたり配管中に穴があいてい
ると判断されたため、配管の外れ又は穴があいているこ
とをユ―ザ―に知らせ、ステップ３９に戻り診断を終了
する。

【００１９】以上のようなステップでシステムの故障診
断を行うものであって、これによってシステムの故障を
検出すると共に故障箇所をも検出することができるもの
である。なお、上記のステップは代表的な一つのステッ
プであるが、自動車のエバポパ―ジシステムにおいて
は、燃料タンクとキャニスタの間にタンク内圧力制御弁
Ｖ3が設置されていない場合もある。この場合には、ス
テップ２３における弁Ｖ3の開弁操作を省くと共に、ス
テップ５３を省略してステップ３９に戻り診断を終了す
ることにより対応させられる。

【００２０】また、現在の自動車のシステムでは、キャ
ニスタに吸着された燃料蒸気をパ―ジする際、エンジン
の燃焼状態，負荷の状態をいろいろなセンサ―により判
断し、適当な量を適当な時期にパ―ジし、エンジンの燃
焼に支障をきたさないようにパ―ジ用制御弁Ｖ1をエン
ジンコントロ―ル用の制御回路でコントロ―ルしてい
る。 そこで仮にパ―ジ用制御弁Ｖ1の制御をエンジン
コントロ―ル用の制御回路から切り離して、コントロ―
ラ１２によって常時制御するようにした場合、システム
の故障診断時以外においてもパ―ジ用制御弁Ｖ1を制御
すべく、エンジンコントロ―ル時と同じセンサ信号を入
力して燃焼状態を常に判断するか、エンジンコントロ―
ル用の制御回路と交信する必要があるため、容量の非常
に大きなＩＣを使用しなければならなくなる。ところ
で、本発明においてはシステムの故障診断時のみパ―ジ
用制御弁Ｖ1をコントロ―ラ１２によって制御すれば良
いのであるから、前記エンジンコントロ―ル用の制御回
路からパ―ジ用の制御信号をコントロ―ラ１２に入力し
てその信号によって現在パ―ジ領域にあるか、つまり故
障診断が可能であるか否かを判断させるようにするとコ
ントロ―ラ１２も小型化できる。

【００２１】また、燃料タンク内の圧力上昇率ｄＰは、
タンク内の空間の体積Ｖと、燃料と空気の接触する面積
Ｓにより非常に異なる。そこで、タンク内に燃料を入れ
密閉した後のタンク内の圧力Ｐは、 Ｐ＝Ｐｒ・｛１ーexp（ーＳ・ｔ／Ｖ）｝ 但しＰ
ｒ：燃料の飽和蒸気圧 で示される。また、タンク内圧力上昇率ｄＰは、 ｄＰ＝Ｐｒ・（Ｓ／Ｖ）・ｅｘｐ（ーＳ・ｔ／Ｖ）
となり、密閉直後の圧力上昇率ｄＰ0は、 ｄＰ0＝Ｐｒ・Ｓ／Ｖ で表わされる。つまり、燃料
蒸気の影響は、タンク内の空間の体積Ｖに比例し、燃料
と空気の接触する面積Ｓに反比例することが分かる。そ
こで、本発明に係る前記ステップにおいて使用される基
準値ａ1,ａ2,ａ3の設定にあたり、燃料タンク内に残さ
れた燃料の量を検出する燃料計の値により燃料タンク内
の空間の体積、及び燃料と燃料タンク内に閉じ込められ
た空気との接触する面積を算出し、これを該基準値ａ1,
ａ2,ａ3の算定要因に付加させ補正することによって、
システムの故障検出精度を更に向上させることができ
る。

【００２２】

【発明の効果】本発明は以上のように、コントローラに
より、燃料の新旧による軽質成分の有無に拘らず、シス
テム内の故障箇所を特定できるものであるので、エバポ
パージシステムの故障診断が正確容易になる。

【００２３】また、パ―ジ用制御弁が、故障診断時以外
は他の制御手段から入力された制御信号により制御さ
れ、故障診断時には前記他の制御手段からの制御信号が
遮断され、前記パ―ジ用制御弁及び診断用制御弁をそれ
ぞれ開閉する弁制御手段により制御されるようにする
と、故障診断用のコントロ―ラが簡略されて小型化が図
れる。

【００２４】また、燃料タンク内に残された燃料の量を
検出する燃料計の値により燃料タンク内の空間の体積、
及び燃料と燃料タンク内に閉じ込められた空気との接触
する面積を算出し、これを本発明に係るステップにおい
て使用される基準値の算定要因に付加させることによっ
て、システムの故障検出精度を更に向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る故障診断装置の一実施例の構成図
である。

【図２】本発明に係る診断時の圧力変化図の一例であ
る。

【図３】本発明に係る診断処理の一実施例のフロ―チャ
―トである。

【符号の説明】

１ 燃料タンク ２ キャニスタ ４ 圧力検出器 ６ 吸気管 ８ 大気開放通路 １２ コントロ―ラ Ｖ1 パ―ジ用制御弁 Ｖ2 診断用制御弁

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料タンクと、燃料タンクに取付けられ燃
   料タンク内の圧力を検出する圧力検出器と、燃料タンク
   で発生した燃料蒸気を蓄えるキャニスタと、該キャニス
   タと内燃機関の吸気管の間に設けられキャニスタに蓄え
   られた燃料蒸気を制御するパージ用制御弁と、該キャニ
   スタの大気開放通路に設けられた診断用制御弁と、診断
   時に前記パージ用制御弁及び診断用制御弁をそれぞれ開
   閉する弁制御手段及び前記圧力検出器で検出した圧力の
   値を予め設定した基準値と比較してシステムの故障を診
   断するコントローラとを備えたエバポパージシステムの
   故障診断装置において、前記コントローラが、故障診断
   開始時に前記パージ用制御弁を閉じると共に診断用制御
   弁を開きシステム内の圧力Ｐ０（大気圧）を判断して大
   気圧以外のときに診断用制御弁の故障を診断し、その後
   診断用制御弁も閉じて所定時間後のタンク内の圧力Ｐ１
   からシステム内の圧力変化Ａ１を算出すると共に該圧力
   変化Ａ１を基準値ａ１と比較してＡ１がａ１より小さい
   ときに燃料の劣化及び異常診断をし、その後パージ用制
   御弁を開き所定時間後のタンク内の圧力Ｐ２からシステ
   ム内の圧力変化Ａ２を算出すると共に該圧力変化Ａ２を
   基準値ａ２と比較し、更にその後パージ用制御弁を閉じ
   て所定時間後のタンク内の圧力Ｐ３を測定し先に測定し
   た圧力Ｐ１との差を算出すると共に該差圧Ａ３を基準値
   ａ３と比較して異常検出することを特徴とするエバポパ
   ージシステムの故障診断装置。
2. 【請求項２】前記パ―ジ用制御弁が、故障診断時以外は
   他の制御手段から入力された制御信号により制御され、
   故障診断時には前記他の制御手段からの制御信号が遮断
   され、前記パ―ジ用制御弁及び診断用制御弁をそれぞれ
   開閉する弁制御手段により制御されるようにしたことを
   特徴とする請求項１記載のエバポパ―ジシステムの故障
   診断装置。
3. 【請求項３】前記燃料タンク内に残された燃料の量を検
   出する燃料計の値により燃料タンク内の空間の体積、及
   び燃料と燃料タンク内に閉じ込められた空気との接触す
   る面積を算出し、前記各基準値の算定要因に付加させた
   ことを特徴とする請求項１記載のエバポパ―ジシステム
   の故障診断装置。