JP2616625B2 - エバポパー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】本発明はエバポパージシステムの
故障診断装置に係り、特に内燃機関の蒸発燃料（ベー
パ）をキャニスタ内の吸着剤に吸着させ、吸着された燃
料を所定運転条件下で内燃機関の吸気系へ放出（パー
ジ）して燃焼させるエバポパージシステムの故障を診断
する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料タンク内で蒸発した燃料（ベーパ）
が大気へ放出されるのを防止するため、各部分を密閉す
ると共に、ベーパを一旦キャニスタ内の吸着剤に吸着さ
せ、車両の走行中に吸着した燃料を吸気系に吸引させて
燃焼させるエバポパージシステムを備えた内燃機関にお
いては、何らかの原因でベーパ通路が破損したり、配管
がはずれたりした場合にはベーパが大気に放出されてし
まい、また吸気系へのパージ通路が閉塞した場合には、
キャニスタ内のベーパがオーバーフローし、キャニスタ
大気導入口より大気にベーパが漏れてしまう。従って、
このようなエバポパージシステムの故障発生の有無を診
断することが必要とされる。

【０００３】そこで、本出願人は先に、キャニスタに蓄
えられた蒸発燃料を内燃機関の吸気系へパージするパー
ジ通路を開閉する第１の制御弁と、キャニスタの大気孔
を開閉する第２の制御弁とを有し、故障診断時には第２
の制御弁を閉弁した後、所定負圧になるのを待って第１
の制御弁を閉弁して所定時間密閉を保持し、そのときの
圧力の変化度合いによって故障発生の有無を診断するよ
うにしたエバポパージシステムの故障診断装置（特願平
３−１３８００２号）や、単に第１の制御弁を閉弁した
後、所定時間後に所定負圧になるか否かを検出して洩れ
の有無を判定するようにしたエバポパージシステムの故
障診断装置（特願平２−２７５６０７号）を提案した。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、前者の故障
診断装置では、洩れが大きいと燃料タンクの内圧が初期
設定負圧に到達する時間が長くかかり、洩れが非常に大
きいときには初期設定負圧に到達しないために、故障診
断自体ができなくなる。また、後者の故障診断装置では
パージ流量の変化や燃料の蒸発等の影響により小さな洩
れを検出しにくい。

【０００５】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
所定時間内に所定負圧に達しないときに又は所定負圧に
達し、系を密閉した後の圧力変化が大の時に異常と判定
することにより、上記の課題を解決したエバポパージシ
ステムの故障診断装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理構成
図を示す。同図中、燃料タンク１０からの蒸発燃料をベ
ーパ通路１１を通してキャニスタ１２内の吸着剤に吸着
させ、所定運転時にキャニスタ１２内の吸着燃料をパー
ジ通路１３を通して内燃機関の吸気通路１４へパージす
るエバポパージシステムの故障診断装置において、本発
明は圧力検出手段１５、負圧導入制御手段１７、第１の
判定手段１８、密閉保持手段１９及び第２の判定手段２
０を具備するようにしたものである。

【０００７】ここで、第１の制御弁１５はパージ通路１
３を導通又は遮断する。第２の制御弁１６はキャニスタ
１２の大気孔を開閉する。また、第１の弁制御手段１７
は第２の制御弁１６を閉弁すると共に第１の制御弁１５
を開弁して吸気通路１４の圧力をパージ通路１３から燃
料タンク１０までの系内に第１の所定時間導入する。第
１の判定手段１８は第１の所定時間における系内の圧力
低下方向に対する圧力の変化の度合いからエバポパージ
システムの故障の有無を判定する。第２の弁制御手段１
９は第１の判定手段１８によりエバポパージシステムの
故障無しと判定されたときは、前記系内の圧力が所定値
となったかどうか監視し、系内の圧力が所定値となった
時に第１の制御弁１５を第２の制御弁１６と共に閉弁す
る。

【０００８】第２の判定手段２０は、第２の弁制御手段
１９により第１及び第２の制御弁１５及び１６が共に閉
弁指令を受けた時点から第２の所定時間経過した時点
で、第２の所定時間における前記系内の圧力上昇方向に
対する圧力の変化の度合いを測定し、その測定結果から
エバポパージシステムの故障の有無を判定する。

【０００９】

【作用】本発明では第１の弁制御手段１７により第２の
制御弁１６を閉弁し、かつ、第１の制御弁１５を開弁し
て吸気通路１４内の圧力をパージ通路１３から燃料タン
ク１０までの系内に第１の所定時間導入し、その第１の
所定時間の系内の圧力低下方向に対する圧力の変化の度
合いを測定する。洩れが無いか、又は極めて小さいとき
は上記の系内の圧力の変化の度合いは所定の閾値より大
であるのに対し、洩れが大きいときは上記の第１の所定
時間経過しても系内の圧力の変化の度合いは、上記の所
定の閾値より小である。

【００１０】そこで、前記第１の判定手段１８は上記系
内の圧力の変化の度合いが上記所定の閾値より小さいと
きはエバポパージシステムの故障と判定する。そして、
この第１の判定手段１８によりエバポパージシステムの
故障ではないと判定されたときのみ、第２の弁制御手段
１９及び第２の判定手段２０により、系内に負圧が導入
されている密閉状態を第２の所定時間保持して、そのと
きの圧力上昇方向に対する圧力の変化の度合いからエバ
ポパージシステムの故障を判定する。

【００１１】

【実施例】図２は本発明の一実施例のシステム構成図を
示す。同図中、エアクリーナ２２により大気中のほこ
り、塵埃等が除去された空気はエアフロメータ２３によ
りその吸入空気量が測定された後、吸気管２４内のスロ
ットルバルブ２５により、その流量が制御され、更にサ
ージタンク２６、インテークマニホルド２７（前記吸気
管２４と共に前記吸気通路１４を構成）を通して内燃機
関の吸気弁の開の期間燃焼室（いずれも図示せず）内に
流入する。

【００１２】スロットルバルブ２５はアクセルペダル
（図示せず）に連動して開度が制御され、その開度はス
ロットルポジションセンサ２８により検出される。ま
た、インテークマニホルド２７内に一部が突出するよう
各気筒毎に燃料噴射弁２９が配設されている。この燃料
噴射弁２９はインテークマニホルド２７を通る空気流中
に燃料タンク３０内の燃料３１を、マイクロコンピュー
タ２１により指示された時間噴射する。

【００１３】燃料タンク３０は前記した燃料タンク１０
に相当し、燃料３１を収容しており、内部で発生した蒸
発燃料（ベーパ）を、ベーパ通路３２（前記ベーパ通路
１１に相当）を通してキャニスタ３３（前記したキャニ
スタ１２に相当）へ送出する。キャニスタ３３は内部に
活性炭等の吸着剤が充填されており、また一部に大気孔
３４が設けられている。

【００１４】上記の大気孔３４は大気通路３５を介して
キャニスタ大気孔バキューム・スイッチング・バルブ
（ＶＳＶ）３６に連通されている。キャニスタ大気孔Ｖ
ＳＶ３６はマイクロコンピュータ２１の制御信号に基づ
き、大気導入孔３６ａと大気通路３５との間を連通又は
遮断する制御弁である。また、キャニスタ３３はパージ
通路３７を介してパージ側ＶＳＶ３８に連通されてい
る。パージ側ＶＳＶ３８は一端が例えばサージタンク２
６に連通されているパージ通路３９の他端と上記パージ
通路３７の他端とを、マイクロコンピュータ２１からの
制御信号に基づき導通又は遮断する制御弁である。

【００１５】圧力センサ４０はベーパ通路３２の途中に
設けられ、ベーパ通路３２の圧力を検出することで、燃
料タンク３０の内圧を実質的に検出するために設けられ
ている。ウォーニングランプ４１はマイクロコンピュー
タ２１が異常を検出したとき、その異常を運転者に通知
するために設けられている。

【００１６】かかる構成において、燃料タンク３０内に
発生したベーパは、ベーパ通路３２を介してキャニスタ
３３内の活性炭に吸着されて大気への放出が防止され
る。通常はキャニスタ大気孔ＶＳＶ３６は開弁されてお
り、またエバポパージシステム作動時にはパージ側ＶＳ
Ｖ３８も開弁されている。これにより、運転時にインテ
ークマニホルド２７の負圧を利用して大気導入口３６ａ
からキャニスタ大気孔ＶＳＶ３６、大気通路３５及び大
気孔３４を通して大気をキャニスタ３３内に導入する。

【００１７】すると、活性炭に吸着されている燃料が脱
離され、その燃料がパージ通路３７、パージ側ＶＳＶ３
８及びパージ通路３９を夫々通してサージタンク２６内
へ吸い込まれる。また、活性炭は上記の脱離により再生
され、次のベーパの吸着に備える。

【００１８】マイクロコンピュータ２１は前記した負圧
導入制御手段１７、第１の判定手段１８、密閉保持手段
１９、及び第２の判定手段２０をソフトウェア処理によ
り実現する制御装置で、図３に示す如き公知のハードウ
ェア構成を有している。同図中、図２と同一構成部分に
は同一符号を付し、その説明を省略する。図３におい
て、マイクロコンピュータ２１は中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）５０、処理プログラムを格納したリード・オンリ・
メモリ（ＲＯＭ）５１、作業領域として使用されるラン
ダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）５２、エンジン停止
後もデータを保持するバックアップＲＡＭ５３、マルチ
プレクサ付き入力インタフェース回路５４、Ａ／Ｄコン
バータ５６及び入出力インタフェース回路５５などから
構成されており、それらはバス５７を介して接続されて
いる。

【００１９】入力インターフェース回路５４はエアフロ
ーメータ２３からの吸入空気量検出信号、スロットルポ
ジションセンサ２８からの検出信号、圧力センサ４０か
らの圧力検出信号などを順次切換えて時系列的に合成さ
れた直列信号とし、これを単一のＡ／Ｄコンバータ５６
へ供給してアナログ・ディジタル変換させた後バス５７
へ順次送出させる。

【００２０】入出力インタフェース回路５５はスロット
ルポジションセンサ２８からの検出信号が入力され、そ
れをバス５７を介してＣＰＵ５０へ入力する一方、バス
５７から入力された各信号を燃料噴射弁２９、キャニス
タ大気孔ＶＳＶ３６、パージ側ＶＳＶ３８及びウォーニ
ングランプ４１へ選択的に送出してそれらを制御する。

【００２１】上記の構成のマイクロコンピュータ２１の
ＣＰＵ５０はＲＯＭ５１内に格納されたプログラムに従
い、以下説明するフローチャートの処理を実行する。図
４は本発明の要部の一実施例の動作説明用フローチャー
トで、例えば６５ｍｓ毎に割り込み起動される。同図に
おいて、まず実行フラグがセット（値が“１”）されて
いるか見る（ステップ１０１）。機関始動時のイニシャ
ルルーチンによって実行フラグはクリア（値は“０”）
されているため、最初はセットされていないので、次の
ステップ１０２へ進む。

【００２２】ステップ１０２では、後述の洩れ判定中フ
ラグがセットされているか見る。この洩れ判定中フラグ
もイニシャルルーチンによってクリアされているため、
最初はセットされておらず、最初は次のステップ１０３
へ進む。ステップ１０３では負圧設定フラグが“１”か
否か判定される。負圧設定フラグはイニシャルルーチン
によってクリアされているので、最初は負圧設定フラグ
は“０”であり、よって次のステップ１０４へ進んでキ
ャニスタ大気孔ＶＳＶ３６を遮断（閉弁）状態にし、続
くステップ１０５でパージ側ＶＳＶ３８を開放（開弁）
状態にする。上記のキャニスタ大気孔ＶＳＶ３６の閉弁
が図５（Ｂ）に示す如く時刻ｔ₁ で行なわれ、上記のパ
ージ側ＶＳＶ３８の開弁が図５（Ａ）に示す如く実質上
同一時刻ｔ₁ で行なわれたものとすると、機関燃焼室へ
の負圧が図２に示したパージ通路３９、パージ側ＶＳＶ
３８、パージ通路３７、キャニスタ３３、ベーパ通路３
２を通して燃料タンク３０に加わる。これにより、燃料
タンク３０の内圧（タンク内圧）は、系に比較的大きな
洩れが無いときは図５（Ｃ）に実線で示す如く、時刻ｔ
₁ 以降負方向へ急激に上昇する（圧力が低下する）。

【００２３】続いて、タイマＡが０秒であるか否か判定
される（ステップ１０６）。このタイマＡも機関始動後
に実行されるイニシャルルーチンによって０秒にクリア
されているため、最初にこのステップ１０６が実行され
たときはステップ１０７へ進み、その時点の圧力センサ
４０のセンサ値Ｐ_S1を図３のＲＡＭ５２に記憶し、更に
次のステップ１０８でタイマＡの値を所定値加算してこ
のルーチンを一旦終了する。

【００２４】以後タイマＡがＸ秒（前記の第１の所定時
間に相当）に達するまでは、６５ｍｓ毎にステップ１０
１〜１０６，１０９，１０８が繰り返し実行され、タイ
マＡがＸ秒に達したとステップ１０９で判定された時点
で圧力センサ４０のセンサ値Ｐ_E1をＲＡＭ５２に記憶す
る（ステップ１１０）。そして、上記の記憶センサ値Ｐ
_S1及びＰ_E1と既知の時間Ｘ（秒）とから、（Ｐ_E1−
Ｐ_S1）／Ｘなる式により変化率を算出し（ステップ１１
１）、この算出変化率が所定の設定値Ｙ以上であるか否
か判定される（ステップ１１２）。

【００２５】ここで、前記時刻ｔ₁ 以降は系内に機関燃
焼室への負圧が導入されている期間であり、負圧導入後
Ｘ秒経過した時刻ｔ₂ における、系内の圧力値の変化率
は系内に洩れがあまり無いときには負圧方向へ系内の圧
力が大きく変化するから上記設定値Ｙ以上である。これ
に対し、系内の洩れが比較的大きいときには時刻ｔ₁以
降時刻ｔ₂ までの時間における系内の圧力は例えば図５
（Ｃ）に二点鎖線で示す如く負圧方向への変化が極めて
緩やかであり、よってステップ１１１で算出された変化
率は上記設定値Ｙ未満である。

【００２６】従って、変化率が設定値Ｙ以上であるとき
にはエバポパージシステムの比較的大きな故障無しと粗
判定されて負圧設定フラグを“１”にセットする（ステ
ップ１１３）。以上のステップ１０３〜１０９が前記負
圧導入制御手段１７を実現する処理で、ステップ１１０
〜１１２が前記第１の判定手段１８を実現する処理であ
る。

【００２７】続いて、図４のステップ１１４で圧力セン
サ４０の検出信号に基づき、タンク内圧をＺ（Ｐａ）以
下であるかどうか判定し、Ｚ（Ｐａ）以下のときには負
圧設定中のため、このルーチンを終了する。タンク内圧
がＺ（Ｐａ）より負圧側に大となるまで６５ｍｓ毎に上
記のステップ１０１，１０２，１０３，１１４が繰り返
し実行される。そして、タンク内圧がＺ（Ｐａ）より負
圧側に大となったとステップ１１４で判定されると、パ
ージ側ＶＳＶ３８を図５（Ａ）に示す如く時刻ｔ₃ で遮
断する（ステップ１１５）。

【００２８】前記時刻ｔ₃ の時点で２つのＶＳＶ３６及
び３８が共に閉弁されるため、パージ側ＶＳＶ３８から
燃料タンク３０までの系内の圧力はシステムに故障がな
い場合は密閉保持され、極めて緩やかに大気圧側に低下
していく。

【００２９】図５（Ｃ）に示すように時刻ｔ₃ でタンク
内負圧がＺ（Ｐａ）より大と判定され、パージ側ＶＳＶ
３８が閉弁されると、洩れ判定タイマが“０”か否か判
定される（ステップ１１６）。前記したイニシャルルー
チンによって、この洩れ判定タイマは“０”にクリアさ
れているので、最初にこのステップ１１６の判定が行な
われたときは、“０”と判定されてステップ１１７へ進
み、現在の圧力センサ４０の検出値を診断開始圧力値Ｐ
_S2としてＲＡＭ５２に記憶する。

【００３０】続いて、洩れ判定タイマの値を所定値加算
し（ステップ１１８）、洩れ判定中フラグを“１”にセ
ットして（ステップ１１９）、このルーチンを終了す
る。そして、次に再びこのルーチンが起動されると、ス
テップ１０２で洩れ判定中と判定されるため、ステップ
１０３〜１１４をジャンプし、更にステップ１１５を経
由してステップ１１６に到る。

【００３１】今度はステップ１１６で洩れ判定タイマは
“０”ではないと判定されるため、洩れ判定タイマの値
が診断時間（洩れ判定時間）αに相当する値になってい
るかどうか判定し（ステップ１２０）、まだ時間αにな
っていないときはステップ１１８，１１９を経由してこ
のルーチンを終了する。

【００３２】このようにして、ステップ１０１，１０
２，１１５，１１６，１２０，１１８，１１９の処理が
６５ｍｓ毎に繰り返され、洩れ判定タイマの値が洩れ判
定時間αに相当する値になると、その時点の圧力センサ
４０の検出値を診断終了圧力値Ｐ_E2としてＲＡＭ５２に
記憶する（ステップ１２１）。そして、ＲＡＭ５２から
読み出した圧力値Ｐ_S2，Ｐ_E2に基づいて、（Ｐ_E2−
Ｐ_S2）／α（秒）なる式から圧力の変化率を算出する
（ステップ１２２）。

【００３３】続いて、算出した変化率が所定のしきい値
β以上か否か判定し（ステップ１２３）、β以上のとき
は圧力の変化が大なため洩れがあり異常であると判断し
て、ウォーニングランプ４１を点灯して（ステップ１２
４）、運転者にエバポパージシステムの故障発生を通知
した後、洩れ故障フェイルコードを例えばバックアップ
ＲＡＭ５３に記憶し（ステップ１２５）、ステップ１２
６へ進む。洩れ故障フェイルコードはその後の修理の際
にバックアップＲＡＭ５３から読み出されて、エバポパ
ージシステムの故障原因を知らせる。

【００３４】一方、算出変化率がβ未満と判定されたと
きは、洩れが規定値以下であるから正常と判断してステ
ップ１２４，１２５をジャンプしてステップ１２６へ進
む。ステップ１２６ではキャニスタ大気孔ＶＳＶ３６を
開放状態（開弁）とする。続いて、タイマＡ及び洩れ判
定タイマをクリアし（ステップ１２７）、実行フラグを
“１”にセットし（ステップ１２８）、更に洩れ判定中
フラグ及び負圧設定フラグを“０”にクリアして（ステ
ップ１２９）、故障診断処理を終了する。以後は、この
ルーチンが起動されてもステップ１０１で実行フラグが
“１”と判定されるので、以後再始動されるまでこのル
ーチンが実行されることはない。

【００３５】ステップ１２６でキャニスタ大気孔ＶＳＶ
３６が開弁された時刻がｔ₅ であるものとすると、図５
（Ｃ）に示す如く、タンク内圧は大気導入口３６ａから
導入される大気により短時間で大気圧に到る。

【００３６】上記のステップ１１４及び１１５は前記密
閉保持手段１９を実現する処理であり、ステップ１１６
〜１２３が前記第２の判定手段２０を実現する処理であ
る。上記のステップ１１４〜１２３により、パージ通路
３７、ベーパ通路３２及び燃料タンク３０に導入された
負圧が時間α秒の間密閉保持されるため、小さな洩れが
あっても検出することができる。

【００３７】なお、ステップ１１２で変化率が所定の設
定値Ｙ未満と判定されたときは、前記系内に大きな洩れ
があると判断され、ステップ１１３〜１２３による弁制
御及び判定処理を行なわず、直ちにステップ１２４へ進
んでウォーニングランプ４１を点灯し、洩れ故障フェイ
ルコードをバックアップＲＡＭ５３に記憶する（ステッ
プ１２５）。

【００３８】このように、本実施例によれば、大きな洩
れは負圧導入開始後所定時間の系内の負圧の変化の度合
いから検出することができ、また小さな洩れは系内の負
圧を所定時間密閉したときの負圧の変化の度合いから検
出することができる。

【００３９】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ものではなく、例えば蒸発燃料のパージ個所はスロット
ルバルブ２５付近でもよく、またＶＳＶ３６はボールと
スプリングからなるメカニカルチェック弁でもよい。

【００４０】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、系内に負
圧が導入されてから所定時間の系内の圧力変化から系内
の大きな洩れを検出でき、また大きな洩れが検出できな
かったときは系内の負圧を密閉保持して所定時間の系内
の圧力変化から系内の小さな洩れを検出でき、よって常
に故障診断を行なうことができ、小さな洩れから大きな
洩れまでを正確に検出できる等の特長を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明の一実施例のシステム構成図である。

【図３】図２中のマイクロコンピュータのハードウェア
の一例の構成図である。

【図４】本発明の要部の一実施例の動作説明用フローチ
ャートである。

【図５】図４の各部の作動を説明するタイムチャートで
ある。

【符号の説明】

１０，３０ 燃料タンク １１，３２ ベーパ通路 １２，３３ キャニスタ １３，３７，３９ パージ通路 １４ 吸気通路 １５ 圧力検出手段 １６ 制御弁 １７ 負圧導入制御手段 １８ 第１の判定手段 １９ 密閉保持手段 ２０ 第２の判定手段 ２１ マイクロコンピュータ ３６ キャニスタ大気孔バキューム・スイッチング・バ
ルブ（ＶＳＶ） ３８ ベーパ側バキューム・スイッチング・バルブ（Ｖ
ＳＶ） ４０ 圧力センサ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料タンクからの蒸発燃料をベーパ通路
   を通してキャニスタ内の吸着剤に吸着させ、所定運転時
   に該キャニスタ内の吸着燃料をパージ通路を通して内燃
   機関の吸気通路へパージするエバポパージシステムの故
   障を診断する装置において、 前記パージ通路を導通又は遮断する第１の制御弁と、 前記キャニスタの大気孔を開閉する第２の制御弁と、 前記第２の制御弁を閉弁すると共に前記第１の制御弁を
   開弁して前記吸気通路の圧力を前記パージ通路から前記
   燃料タンクまでの系内に第１の所定時間導入する第１の
   弁制御手段と、 前記第１の所定時間における該系内の圧力低下方向に対
   する圧力の変化の度合いからエバポパージシステムの故
   障の有無を判定する第１の判定手段と、 前記第１の判定手段によりエバポパージシステムの故障
   無しと判定されたときは、前記系内の圧力が所定値とな
   ったかどうか監視し、該系内の圧力が該所定値となった
   時に前記第１の制御弁を前記第２の制御弁と共に閉弁す
   る第２の弁制御手段と、 前記第２の弁制御手段により前記第１及び第２の制御弁
   が共に閉弁指令を受けた時点から第２の所定時間経過し
   た時点で、該第２の所定時間における前記系内の圧力上
   昇方向に対する圧力の変化の度合いを測定し、その測定
   結果からエバポパージシステムの故障の有無を判定する
   第２の判定手段とを有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。