JP2699772B2 - 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診断装
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
の大気孔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、本出願人は先に特願平４−１８２
５４９号にて、燃料タンクの内圧制御弁より燃料タンク
側を上記内圧制御弁により密閉した状態で運転時のタン
ク内圧の変化を検出し、変化が所定以上でなければ異常
と判定するエバポパージシステムの故障診断装置を提案
した。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の装置は始動後所
定期間を経過すると診断を終了するため、この診断期間
内で燃料タンク内の燃料温度が上昇しない場合にはエバ
ポの発生が少ないためタンク内圧が変化せず、故障がな
いにも拘らず異常と誤判定する場合があるという問題が
あった。

【０００５】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
燃料温度の上昇が生じにくい状態では診断期間を延長す
ることにより、タンク内圧の変化が起こる確率を増大さ
せて誤判定の生じる確率を低減する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】本発明のエバポパージシ
ステムの故障診断装置は、燃料タンク１１からの蒸発燃
料をベーパ通路１２を通してキャニスタ１３内の吸着材
に吸着させ、上記のキャニスタ１３内の吸着燃料をパー
ジ通路１４を通して内燃機関の吸気通路１５へパージす
るエバポパージシステムで、上記燃料タンク１１からベ
ーパ通路１２を介して上記キャニスタ１３に到る経路中
に設けられ、上記燃料タンク１１内の圧力を所定の正圧
値以下に保持する弁装置１６と、上記弁装置１６と燃料
タンク１１との間の経路の圧力変化を検出する圧力変化
検出手段１７とを有し、機関運転時の所定の診断期間で
の上記圧力変化検出手段１７の検出した圧力変化が所定
値以下のとき異常と判定手段１８で判定するエバポパー
ジシステムの故障診断装置であって、上記燃料タンク１
１内で蒸発燃料が発生しにくい状況であるかどうかを検
知する状況検知手段１９と、上記状況検知手段１９で蒸
発燃料が発生しにくい状況と検知されたとき上記診断期
間を延長する診断期間延長手段２０とを有する。

【０００７】

【作用】本発明においては、燃料タンク１１からの蒸発
燃料をベーパ通路１２を通してキャニスタ１３内の吸着
材に吸着させ、上記のキャニスタ１３内の吸着燃料をパ
ージ通路１４を通して内燃機関の吸気通路１５へパージ
する。

【０００８】弁装置１６は、上記燃料タンク１１からベ
ーパ通路１２を介して上記キャニスタ１３に到る経路中
に設けられ、上記燃料タンク１１内の圧力を所定の正圧
値以下に保持する。

【０００９】圧力変化検出手段１７は、上記弁装置１６
と燃料タンク１１との間の経路の圧力変化を検出する。

【００１０】判定手段１８は、機関運転時の所定の診断
期間での上記圧力変化検出手段１７の検出した圧力変化
が所定値以下のとき異常と判定する。

【００１１】状況検知手段１９は、上記燃料タンク１１
内で蒸発燃料が発生しにくい状況であるかどうかを検知
する。

【００１２】診断期間延長手段２０は、上記状況検知手
段１９で蒸発燃料が発生しにくい状況と検知されたとき
上記診断期間を延長する。

【００１３】

【実施例】図２は本発明装置のシステム構成図を示す。
同図中、燃料タンク２１はメインタンク２１ａとサブタ
ンク２１ｂとからなる。サブタンク２１ｂはメインタン
ク２１ａ内にあり、メインタンク２１ａと連通されると
共に、フューエルポンプ２２が配置されている。また、
燃料タンク２１の上部にはロールオーババルブ２３が設
けられている。このロールオーババルブ２３は車両横転
時に燃料が外部へ流出しないようにするために設けられ
ている。

【００１４】フューエルポンプ２２はパイプ２４、プレ
ッシャレギュレータ２５を夫々介して燃料噴射弁２６に
連通されている。プレッシャレギュレータ２５は燃料圧
力を一定にするために設けられており、燃料噴射弁２６
で噴射されない余った燃料をリターンパイプ２７を介し
てサブタンク２１ｂ内に戻す。

【００１５】また、燃料タンク２１のタンク上部はベー
パ通路（前記ベーパ通路１２に相当）及び内圧制御弁２
９（前記弁装置１６に相当）を夫々通してキャニスタ３
０（前記キャニスタ１３に相当）に連通されている。内
圧制御弁２９はチェックボール２９ａとスプリング２９
ｂとよりなり、スプリング２９ｂがチェックボール２９
ａを図中右方向に付勢力を与えており、スプリング２９
ｂにより燃料タンク２１内圧力を所定値（例えば２５０
ｍｍＡｑ）以下に保持する。

【００１６】キャニスタ３０は内部に吸着剤として活性
炭３０ａを有し、また外部に開放された大気導入孔３０
ｂが形成されている公知の構成である。燃料タンク２１
と内圧制御弁２９との間の経路（ベーパ通路２８）に
は、圧力センサ３１が設けられている。この圧力センサ
３１はシリコンウェーハの歪をブリッジ回路で検出する
一種の歪ゲージで、燃料タンク２１と内圧制御弁２９で
形成される空間の圧力と大気圧との差を測定する。

【００１７】また、キャニスタ３０はパージ通路３２
（前記パージ通路１４に相当）と、電磁弁であるバキュ
ーム・スイッチング・バルブ（ＶＳＶ）３３とを夫々介
して吸気通路３６（前記吸気通路１５に相当）のスロッ
トルバルブ３５より下流側位置に連通されている。スロ
ットルバルブ３５の上流側には空気を濾過して塵埃を除
去するエアクリーナ（ＡＣ）３４が設けられている。

【００１８】スロットルバルブ３５は運転者により操作
されるアクセルペダルの踏込量によって開度が制御され
るバルブで、その開度はスロットルポジションセンサ３
７により検出される。また、状況検知手段１９としての
燃料温センサ４０は燃料タンク２１内の燃料温度を検出
し、吸気温センサ４１は吸気通路３６内の吸気温度を検
出し、状況検知手段１９としての燃料残量センサ４２は
燃料タンク２１内の燃料残量を検出して夫々の検出信号
をマイクロコンピュータ３８に供給する。

【００１９】マイクロコンピュータ３８はエバポパージ
システムの制御を司る電子制御装置で、前記圧力変化検
出手段１７及び判定手段１８及び診断期間延長手段２０
を夫々ソフトウェア動作により実現すると共に、異常判
定時は警告灯３９を点灯し、運転者に異常発生を報知さ
せる。

【００２０】マイクロコンピュータ３８は、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３８は中央
処理装置（ＣＰＵ）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）５
２、エンジン停止後もデータを保持するバックアップＲ
ＡＭ５３、マルチプレクサ付き入力インタフェース回路
５４、入出力インタフェース回路５５及びＡ／Ｄコンバ
ータ５６などから構成されており、それらは双方向のバ
ス５７を介して接続されている。

【００２１】Ａ／Ｄコンバータ５６は圧力センサ３１か
らの圧力検出信号やスロットルポジションセンサ３７か
らの検出信号及び、燃料温センサ、吸気温センサ夫々の
検出信号を入力インタフェース回路５４を通して順次切
換えて取り込み、それをアナログ・ディジタル変換して
バス５７へ順次送出する。入出力インタフェース回路５
５はスロットルポジションセンサ３７からの信号をバス
５７へ送出する一方、燃料噴射弁２６、ＶＳＶ３３及び
警告灯３９へ制御信号を選択的に送出してそれらを制御
する。

【００２２】次に図２のシステムの通常のエバポパージ
の作動について説明する。図示しないイグニッションス
イッチがオンとされると、図２のフューエルポンプ２２
の作動によりサブタンク２１ｂ内の燃料が、パイプ２４
を通してプレッシャレギュレータ２５へ吐出され、ここ
で一定圧力にされて燃料噴射弁２６へ送られ、マイクロ
コンピュータ３８からの燃料噴射時間、燃料噴射弁２６
から吸気通路３６へ噴射される。また、余った燃料はリ
ターンパイプ２７を介してサブタンク２１ｂに戻され
る。

【００２３】一方、燃料タンク２１内で発生した蒸発燃
料（ベーパ）は、ベーパ通路２８を通して内圧制御弁２
９に到る。ここで、タンク内圧が内圧制御弁２９による
設定圧力（例えば２５０ｍｍＡｑ）より小さいときは、
スプリング２９ｂのばね力によりチェックボール２９ａ
は図示の位置にあり、ベーパ通路２８を遮断しているた
め、蒸発燃料のキャニスタ３０への送出が阻止される。

【００２４】例えば、機関の冷間始動時は、タンク内圧
は大気圧付近にあり、その直後燃料噴射弁２６による燃
料消費により燃料体積が減少するため、タンク内圧が負
圧に一旦減少する。しかし、その後燃温が排気熱により
徐々に上昇し、蒸発燃料の発生量が増え、タンク内圧は
正圧方向へ上昇していき内圧制御弁２９による設定圧力
に達する。

【００２５】そして、更に蒸発燃料が発生しタンク内圧
が上記設定圧力以上になると、内圧制御弁２９のチェッ
クボール２９ａが図２中、左方向にスプリング２９ｂの
ばね力に抗して押動され、その結果、蒸発燃料はベーパ
通路２８及び内圧制御弁２９を通してキャニスタ３０内
に送り込まれ、内部の活性炭３０ａに吸着される。この
蒸発燃料のキャニスタ３０への送出が行なわれると、タ
ンク内圧は減少し、タンク内圧が上記設定圧以下になる
と、内圧制御弁２９が再び閉弁される。

【００２６】上記のように、ベーパ通路２８や燃料タン
ク２１に洩れがない正常時には、前記したように蒸発燃
料が内圧制御弁２９を通してキャニスタ３０内の活性炭
３０ａに吸着されていく。機関始動直後はＶＳＶ３３は
パージ制御条件が満足されていないので、閉弁されてい
る。

【００２７】上記パージ制御条件はパージにより空燃比
が荒れても、運転性や排気エミッションへの悪影響を極
力小さくできる運転条件であり、例えば機関冷却水温が
所定温度以上、空燃比を目標値とする燃料噴射のフィー
ドバック制御中、吸入空気量が所定値以上、フューエル
カットをしていないなどがあり、これらをすべて満足し
ているときパージ制御条件を満足しているとマイクロコ
ンピュータ３８によって判断される。

【００２８】パージ制御条件が満足していると判定され
たものとすると、マイクロコンピュータ３８はＶＳＶ３
３を開弁する。すると、吸気通路３６の負圧により、大
気導入口３０ｂより大気がキャニスタ３０内に導入さ
れ、活性炭３０ａに吸着されている燃料が脱離されてパ
ージ通路３２及びＶＳＶ３３を夫々通して吸気通路３６
内に蒸発燃料が吸い込まれる。また、活性炭３０ａ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。
これにより、パージ流量が徐々に上昇していく。ところ
で、燃料タンク２１内の燃料残量が少ない場合は図４
（Ｂ）の一点鎖線IIa に示す如く燃料温度の上昇が速
く、燃料残量が多い場合は実線IIb に示す如く燃料温度
の上昇が遅い。燃料温度の上昇が速ければそれだけ蒸発
燃料の発生が多くなるため、燃料タンクに洩れがなくて
も燃料残量が少ない場合は図４（Ａ）の一点鎖線Ｉａに
示す如くタンク内圧力の上昇は速く、また燃料残量が多
い場合は実線Ｉｂに示す如くタンク内圧力の上昇が遅
い。一方、燃料タンクに洩れがある場合は図４（Ａ）の
破線Ｉｃに示す如くタンク内圧は略大気圧となる。

【００２９】次に上記のエバポパージシステムを実行す
るエバポパージシステムの故障診断の処理動作について
説明する。この故障診断はマイクロコンピュータ３８に
よって実行される。図５は本発明の要部の故障診断ルー
チンの第１実施例のフローチャートを示す。この処理は
例えば６４msec毎の割込みルーチンである。

【００３０】同図中、ステップ１００では始動後所定時
間（例えば５〜１０分）を経過したかどうかを判別し、
経過してない場合はステップ１０２で圧力センサ２８の
検出信号に基づいてタンク内圧（大気圧との差圧）Ｐを
読み込む。

【００３１】次にこの読み込んだタンク内圧Ｐが所定値
Ａより大であるか、又は所定値Ｂより小であるか比較さ
れる（ステップ１０４，１０６）。上記の所定値Ａ及び
Ｂは図４に示したように、所定値Ａは内圧制御弁２９の
設定圧より若干小なる正圧の値であり、所定値Ｂは大気
圧よりやや低い負圧の値である。

【００３２】タンク内圧Ｐが所定値Ａより大であるか、
又は所定値Ｂより小なるときは、図４からわかるよう
に、エバポパージシステムは正常と判断してステップ１
０８で正常フラグがセットし、この処理を一旦終了す
る。しかし、Ｂ≦Ｐ≦Ａと判定されたときは（ステップ
１０４，１０６）異常の可能性があるため、正常フラグ
はセットしないで、このルーチンを終了する。

【００３３】その後、ステップ１００で所定時間を経過
したと判定された場合はステップ１１０で燃料温センサ
４０よりの燃料温度ＴＨＦを読み込み、ステップ１１２
で燃料温度ＴＨＦが所定温度を越えているか否かを判別
する。この所定温度は例えば３５℃でこれを越えると蒸
発燃料の発生が多くなるという値である。ＴＨＦ≦所定
温度の場合は蒸発燃料の発生が少ないためステップ１０
２に進むことにより診断期間を延長する。

【００３４】一方、ＴＨＦ＞所定温度の場合は蒸発燃料
が充分発生しているためステップ１１４に進んで診断を
行なう。ステップ１１４では正常フラグがセットされて
いるか否かを判別して、正常フラグがセットされていれ
ばステップ１１６で警告灯３９を消灯し、正常フラグが
セットされていなければステップ１１８で警告灯３９を
点灯して処理を終了する。

【００３５】この実施例では始動後所定時間を経過して
も燃料温度が所定温度よりも低く蒸発燃料の発生が少な
い場合は、燃料温度が所定温度を越え蒸発燃料が充分に
発生するまで診断期間を延長して図４（Ａ）の実線Ｉｂ
に示す如き場合の誤診断を防止している。

【００３６】図６は図５の実施例の変形例のフローチャ
ートを示す。同図中、図５と同一部分には同一符号を付
し、その説明は省略する。

【００３７】図６において、まずステップ１２０でスタ
ータスイッチがオンの始動時か否かを判別し、始動時に
はステップ１２２，１２４で燃料温度ＴＨＦを読み込
み、この燃料温度ＴＨＦを始動時燃料温度ＴＨＦＳとし
て格納し、ステップ１００に進む。始動時でなければそ
のままステップ１００に進む。

【００３８】また、ステップ１１０で燃料温度ＴＨＦを
読み込んだ後、ステップ１２６で燃料温度ＴＨＦと始動
時燃料温度ＴＨＦＳとの温度差ΔＴＨＦを求め、ステッ
プ１２８でのこの温度差ΔＴＨＦが５℃を越えるかどう
かを判別してΔＴＨＦ≦５℃のときステップ１０２に進
み、ΔＴＨＦ＞５℃のときステップ１１２に進む。

【００３９】これは温度差ΔＴＨＦが５℃以上となると
燃料温度ＴＨＦが低くとも蒸発燃料の発生がある程度多
くなるため、ΔＴＨＦ≦５℃のときに診断期間を延長し
ており、この場合はステップ１１２における所定温度を
３５℃より低い値とすることができる。

【００４０】図７は本発明の要部の故障診断ルーチンの
第２実施例のフローチャートを示す。この処理は例えば
６４mesc毎の割込みルーチンである。

【００４１】同図中、ステップ２００では燃料残量セン
サ４２の検出信号に基づいて燃料タンク２１内の燃料残
量ＦＬＥＶを読み込み、ステップ２０２で図８に示すマ
ップを参照して診断時間Ｔを算出する。これは図４
（Ａ），（Ｂ）に示す如く燃料残量が多いほど燃料温度
の上昇が遅く、それだけ診断時間を長くする必要がある
からである。

【００４２】次に、ステップ２０４では始動後の経過時
間が診断時間Ｔを越えたかどうかを判別し、始動後時間
≦Ｔの場合はステップ２０６で圧力センサ２８の検出信
号に基づいてタンク内圧（大気圧との差圧）Ｐを読み込
む。

【００４３】次にこの読み込んだタンク内圧Ｐが所定値
Ａより大であるか、又は所定値Ｂより小であるか比較さ
れる（ステップ２０８，２１０）。上記の所定値Ａ及び
Ｂは図４に示したように、所定値Ａは内圧制御弁２９の
設定圧より若干小なる正圧の値であり、所定値Ｂは大気
圧よりやや低い負圧の値である。

【００４４】タンク内圧Ｐが所定値Ａより大であるか、
又は所定値Ｂより小なるときは、図４からわかるよう
に、エバポパージシステムは正常と判断してステップ１
０８で正常フラグがセットし、この処理を一旦終了す
る。しかし、Ｂ≦Ｐ≦Ａと判定されたときは、異常の可
能性があるため、正常フラグはセットしないで、このル
ーチンを終了する。

【００４５】一方、ステップ２０４で始動後時間＞Ｔの
場合は、ステップ２１４に進んで診断を行なう。ステッ
プ２１４では正常フラグがセットされているか否かを判
別して、正常フラグがセットされていればステップ２１
６で警告灯３９を消灯し、正常フラグがセットされてい
なければステップ２１８で警告灯３９を点灯して処理を
終了する。

【００４６】この実施例では燃料温度が上昇しにくくな
る燃料残量が多い状態ほど診断時間を長くして図４
（Ａ）の実線Ｉｂに示す如き場合の誤診断を防止してい
る。

【００４７】図９は図７の実施例の変形例のフローチャ
ートを示す。同図中、図７と同一部分には同一符号を付
し、その説明は省略する。

【００４８】図９において、まずステップ２２０でスタ
ータスイッチがオンの始動時か否かを判別し、始動時に
はステップ２２２，２２４で吸気温ＴＨＡを読み込み、
この吸気温ＴＨＡを始動時吸気温ＴＨＡＳとして格納
し、ステップ２００に進む。始動時でなければそのまま
ステップ１００に進む。

【００４９】また、ステップ２０２で診断時間Ｔを算出
した後、ステップ２２６で吸気温ＴＨＡを読み込み、ス
テップ２２８で吸気温ＴＨＡと始動時吸気温ＴＨＡＳと
の温度差ΔＴＨＡを求め、ステップ２３０でこの温度差
ΔＴＨＡが零以上かどうかを判別してΔＴＨＡ＜０のと
きステップ２０６に進み、ΔＴＨＡ≧０のときステップ
２０４に進む。

【００５０】これは吸気温が低下したときは燃料温度が
上昇しにくくタンク内圧が低下する場合もあり、このよ
うな場合には診断時間Ｔを更に延長しなければならない
からである。

【００５１】

【発明の効果】上述の如く、本発明のエバポパージシス
テムの故障診断装置によれば、タンク内圧の変化が起こ
る確率を増大させて誤判定の生じる確率を低減でき、実
用上きわめて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本発明のシステム構成図である。

【図３】マイクロコンピュータのハードウェアの構成図
である。

【図４】エバポパージシステムにおけるタンク内圧と燃
料温度の変化の様子を示す図である。

【図５】本発明の故障診断ルーチンの第１実施例のフロ
ーチャートである。

【図６】本発明の故障診断ルーチンの第１実施例の変形
例のフローチャートである。

【図７】本発明の故障診断ルーチンの第２実施例の変形
例のフローチャートである。

【図８】診断時間のマップを示す図である。

【図９】本発明の故障診断ルーチンの第２実施例の変形
例のフローチャートである。

【符号の説明】

１０ 内燃機関 １１，２１ 燃料タンク １２，２８ ベーパ通路 １３，３０ キャニスタ １４，３２ パージ通路 １５，３６ 吸気通路 １６ 弁装置 １７ 圧力変化検出手段 １８ 判定手段 １９ 状況検知手段 ２０ 診断期間延長手段 ２６ 燃料噴射弁 ２９ 内圧制御弁 ３１ 圧力センサ ３３ 電磁弁（ＶＳＶ） ３８ マイクロコンピュータ ３９ 警告灯 ４５ 内圧制御用電磁弁（ＶＳＶ）

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材に吸着させ、上記のキャ
   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で、 上記燃料タンクからベーパ通路を介して上記キャニスタ
   に到る経路中に設けられ、上記燃料タンク内の圧力を所
   定の正圧値以下に保持する弁装置と、 上記弁装置と燃料タンクとの間の経路の圧力変化を検出
   する圧力変化検出手段とを有し、 機関運転時の所定の診断期間での上記圧力変化検出手段
   の検出した圧力変化が所定値以下のとき異常と判定する
   エバポパージシステムの故障診断装置であって、 上記燃料タンク内で蒸発燃料が発生しにくい状況である
   かどうかを検知する状況検知手段と、 上記状況検知手段で蒸発燃料が発生しにくい状況と検知
   されたとき上記診断期間を延長する診断期間延長手段と
   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。