JP2748761B2 - エバポパージシステム - 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に係り、特に
エバポパージシステムの故障を診断する装置を備えたエ
バポパージシステムに関する。

【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、通常の運転時にはベーパの発生を抑制するため
に、燃料タンク内の圧力（タンク内圧）を正圧に設定し
ている（例えば、特開平１−１５１７４７号公報）。

【０００３】また、かかる内燃機関において、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。

【０００４】そこで、本出願人は先に特開平４−３６２
２６４号にて、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を提案した。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、例えば上記
のような故障診断装置を備えたエバポパージシステムに
おいて、上記特開平１−１５１７４７号のようなタンク
内圧を正圧に設定する装置を設けた場合、洩れ故障が有
るときには、故障診断終了後、タンク内圧を正圧で保持
する通常の状態に戻した際に、その洩れ個所から燃料ベ
ーパが大気へ放出されてしまう。このときの燃料ベーパ
の洩れ量は、同じ洩れ面積のときには大気との差圧が大
きいほど多くなる。

【０００６】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、洩れ故障検出時は正常時の正圧に対してタンク内圧
を下げることにより、上記の課題を解決したエバポパー
ジシステムを提供することを目的とする。

【０００７】

【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、本発明の故障診断装置は、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
９の吸気通路１４へパージするエバポパージシステム１
において、内燃機関の運転中の適当時期にエバポパージ
システム１の故障の有無を判定する故障診断装置１８
と、燃料タンク１０とキャニスタ１２内との間の通路に
設けられ、燃料タンク１０内の圧力を内燃機関９の運転
中、正圧に制御する内圧制御弁１９と、故障診断装置１
８により内圧制御弁１９から燃料タンク１０側に洩れ故
障有りと判定されたときに、内圧制御弁１９を強制的に
実質的に開弁状態に保持する開弁手段２０とを備えたこ
とを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明では、内圧制御弁１９により、通常運転
中には燃料タンク１０内圧が所定の正圧に保持され、燃
料タンク１０内の燃料の蒸発が抑制されている。エバポ
パージシステム１は、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９の吸気通路１４へパー
ジする。故障診断装置１８は、運転中の適当時期にエバ
ポパージシステム１の内圧制御弁１９から燃料タンク１
０側における故障の有無を診断する。このとき、故障診
断装置１８により洩れ故障有りと判定された場合は、開
弁手段２０により内圧制御弁１９が強制的に実質的に開
弁保持状態とされるため、燃料タンク１０内の圧力は通
常の正圧状態ではなく、内圧制御弁１９を通して正常時
の正圧に対して圧力が低下される。

【０００９】

【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ーメータ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。

【００１０】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。

【００１１】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３２ａ〜３２ｄ（前記
ベーパ通路１１に相当）のうち３２ｄに送出する。キャ
ニスタ３３（前記したキャニスタ１２に相当）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。

【００１２】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。

【００１３】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２６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
づき連通又は遮断する制御弁である。

【００１４】圧力センサ４０はベーパ通路３２ｄの途中
に設けられ、ベーパ通路３２ｄの圧力を検出すること
で、燃料タンク３０内の空間の圧力（タンク内圧）を実
質的に検出する。また、燃料タンク内圧制御弁４１はベ
ーパ通路３２ａと３２ｃ及び３２ｄとの間を導通（開
放）又は遮断するメカニカル制御弁であり、前記内圧制
御弁１９に相当し、スプリング４１ａの設定圧よりタン
ク内圧が正圧方向の値のときには、ダイヤフラム４１ｂ
が図示の如く位置してベーパ通路３２ａと３２ｃ及び３
２ｄとの間を連通し、スプリング４１ａの設定圧よりタ
ンク内圧が負圧方向の値のときには、ダイヤフラム４１
ｂが下動してベーパ通路３２ａと３２ｃ及び３２ｄとの
間を遮断する。これにより、タンク内圧は正圧に保持さ
れ、ベーパ発生量ができるだけ低く抑えられる。なお、
４１ｃは大気開放口である。

【００１５】また、燃料タンク内圧制御弁４１の導入口
及び導出口の間をベーパ通路３２ｂ及び３２ｃを介して
迂回すると共に、そのベーパ通路３２ｂと３２ｃとの間
を導通（開放）又は遮断するためのタンク内圧切換弁
（ＶＳＶ）４２が設けられており、このタンク内圧切換
弁４２はマイクロコンピュータ２１によって切換制御さ
れる。後述の如く、エバポパージシステムの故障診断の
場合には、燃料タンク３０に所定の負圧を導入後、ＶＳ
Ｖ３６及び３８を閉じて所定時間その密閉状態を保持
し、その保持状態における圧力変化を見る必要があるか
らである。また、ウォーニングランプ４３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３２ｄ，３２ｃ、パージ
時は開弁状態にあるタンク内圧切換弁４２及びベーパ通
路３２ｂ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ＶＳＶ３８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ＶＳＶ
３６，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】また、内燃機関の通常運転時はタンク内圧
切換弁４２が閉弁状態とされているため、燃料タンク３
０とキャニスタ３３との間はベーパ通路３２ｄ、燃料タ
ンク内圧制御弁４１及びベーパ通路３２ｄを介して連通
される。

【００１９】マイクロコンピュータ２１は前記した故障
診断及び開弁手段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（ＣＰＵ）５０，処
理プログラムを格納したリード・オンリ・メモリ（ＲＯ
Ｍ）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。

【００２０】入力インタフェース回路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が並列に入力され、これらの入力信
号を順次切換えて時系列的に合成して直列信号とし、そ
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てバス５７へ順次送出させる。

【００２１】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からの検出信号入力され、それ
をバス５７を介してＣＰＵ５０へ入力する一方、バス５
７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、タンク内圧切
換弁４２及びウォーニングランプ４３へ選択的に送出し
てそれらを制御する。

【００２２】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。

【００２３】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 ではタンク内圧切換弁（ＶＳＶ）４２
を開放（開弁）状態とする。そして、次のステップ104
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。

【００２４】上記のタンク内圧切換ＶＳＶ４２の開弁が
図５（Ａ）に示す如く時刻ｔ₁ で行なわれ、上記のキャ
ニスタ大気孔ＶＳＶ３６の閉弁と上記のパージ側ＶＳＶ
３８の開弁が図５（Ｃ），（Ｂ）に夫々示す如く実質上
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
２ｂ，タンク内圧切換ＶＳＶ４２及びベーパ通路３２ｄ
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、図５（Ｄ）に示す如
く、時刻ｔ₁ 以降負方向へ急激に上昇する。

【００２５】続いて、図４のステップ106 で圧力センサ
４０の検出信号に基づき、タンク内圧がＸ Ｐａ以下で
あるかどうか判定し、Ｘ 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Ｘ
Ｐａより負圧側に大となるまで６５ms毎に上記のステッ
プ101 〜106 が繰り返し実行される。そして、タンク内
圧がＸ Ｐａより負圧側に大となったとステップ106 で
判定されると、パージ側ＶＳＶ３８を図５（Ｂ）に示す
如く時刻ｔ₂ で遮断する（ステップ107 ）。

【００２６】前記時刻ｔ₂ 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
い場合は保持され、極めて緩やかに大気圧側に低下して
いく。

【００２７】ステップ107 でパージ側ＶＳＶ３８の遮断
が行なわれると、ステップ108 〜115 により前記判定手
段１８の処理が実現される。すなわち、まず洩れ判定タ
イマが“０”か否か判定される（ステップ108 ）。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
108 の判定が行なわれたときは、“０”と判定されてス
テップ109 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_S としてＲＡＭ５２に記憶する。

【００２８】続いて、洩れ判定タイマの値を所定値加算
し（ステップ110 ）、洩れ判定中フラグを“１”にセッ
トして（ステップ111 ）、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 〜10
6 をジャンプし、更にステップ107 を経由してステップ
108 に到る。

【００２９】今度はステップ108 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112 ）、まだ時間αになっ
ていないときはステップ110 ，111 を経由してこのルー
チンを終了する。

【００３０】このようにして、ステップ101, 102, 107
，108 ，112 ，110 ，111 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_E としてＲＡＭ５２に記憶する（ステップ
113 ）。そして、ＲＡＭ５２から読み出した圧力値
Ｐ_S，Ｐ_E に基づいて、（Ｐ_E −Ｐ_S ）／α（秒）なる
式から圧力の変化率を算出する（ステップ114 ）。

【００３１】続いて、算出した変化率が所定のしきい値
β以上か否か判定する（ステップ115 ）。上記の時刻ｔ
₂ までの圧力変化率が図５（Ｄ）に示す如く緩やかで、
ステップ115 において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（故障なし）と判断して、
タンク内圧切換ＶＳＶ４２の遮断禁止フラグをクリアし
た後（ステップ１１６）、キャニスタ大気孔ＶＳＶ３６
を図５（Ｃ）に示す如く時刻ｔ₃ で開弁する（ステップ
120 ）。

【００３２】続いて、遮断禁止フラグがセットされてい
るか見るが（ステップ121 ）、正常なときにはステップ
116 で遮断禁止フラグがクリアされているから、セット
されていないと判定され、ステップ122 へ進んで図５
（Ａ）に時刻ｔ₃ で示す如くタンク内圧切換ＶＳＶ４２
が遮断される。これにより、キャニスタ３３と燃料タン
ク３０との間の通路は、燃料タンク内圧制御弁４１、ベ
ーパ通路３２ａ，３２ｄによってのみ連通される。従っ
て、タンク内圧は図５（Ｄ）に示す如く時刻ｔ₃以降燃
料タンク内圧制御弁４１によって設定された正圧方向へ
変化していく。

【００３３】他方、ステップ115 において変化率がβ以
上と判定されたときは圧力の変化が大なため洩れが大で
あり異常であると判断して、ウォーニングランプ４３を
点灯して（ステップ117 ）、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11
8 ）、前記遮断禁止フラグを“１”にセットした後（ス
テップ119 ）、ステップ120 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】ステップ120 でキャニスタ大気孔ＶＳＶ３
６が開弁された後、ステップ121 で遮断禁止フラグが
“１”であるか否か判定され、異常検出時はこの遮断禁
止フラグは“１”であるからステップ122 をジャンプし
てタンク内圧切換ＶＳＶ４２の閉弁を禁止する。これに
より、異常検出時にはタンク内圧切換ＶＳＶ４２の開弁
状態が保持され、またステップ120 でキャニスタ大気孔
ＶＳＶ３６が開弁し、これにより図２の大気導入口３６
ａからキャニスタ大気孔ＶＳＶ３６及びタンク内圧切換
ＶＳＶ４２を通して燃料タンク３０内に大気が導入され
るため、燃料タンク３０から洩れ個所を通してのベーパ
放出は極力抑えられる。

【００３５】その後、洩れ判定タイマをクリアし（ステ
ップ123 ）、実行フラグを“１”にセットし（ステップ
124 ）、更に洩れ判定中フラグを“０”にクリアして
（ステップ125 ）、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。

【００３６】なお、本発明は以上の実施例に限定される
ものではなく、例えば圧力センサ４０を燃料タンク３０
に取り付けたり、ベーパのパージ個所をスロットルバル
ブ２５付近にしたりすることなどもできる。また、遮断
禁止フラグはバックアップＲＡＭ５３に記憶し、修理さ
れるまで（バッテリを外すまで）セットしたままとし
て、判定を一切やらないようにしてもよい。

【００３７】更に、上記実施例では燃料タンク内圧制御
弁４１を、異常検出時にタンク内圧切換ＶＳＶ４２を開
弁状態に維持することによって、実質的に開弁状態とし
ているが、キャニスタ３３内にチェックボールを設けて
燃料タンク内圧制御弁４１と同様の作用をさせることも
可能であり、また、燃料タンク内圧制御弁４１の大気開
放口４１ｃをＶＳＶを通してパージ通路３９に連通し、
そのＶＳＶを洩れ異常検出時に強制的にオンとして燃料
タンク内圧制御弁４１を強制的にオン（開放）状態とす
ることもできる。

【００３８】上記実施例では系内に吸気負圧を導入保持
して負圧の変化によって故障を診断する故障診断装置を
例示したが、故障診断装置としては、系内に負圧を導入
し、その負圧が所定値以上になるか否かによって故障の
有無を判定するタイプや、パージ通路中にベーパセンサ
を設けパージを実行したときのベーパ量を所定値と比較
することにより判定するタイプや、パージ停止時とパー
ジ実行時の空燃比の変化により判定するタイプや、給油
時等ベーパ吸着時やパージ時のキャニスタ温度変化によ
って判定するタイプや、系内に負圧を導入する際の系内
を流れる流体全体の流量が所定量以上あるか否かによっ
て判定するタイプ等々、様々なタイプの故障診断装置に
て代用も可能である。

【００３９】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、エバポパ
ージシステムの系内の洩れが検出されたときは、燃料タ
ンクとキャニスタ内との間の通路に設けられた内圧制御
弁を強制的に実質的な開弁保持状態として燃料タンク内
の圧力を正常時における正圧に対して低くなるようにし
たため、燃料ベーパが洩れ個所から大気へ放出される量
を従来に比し大幅に少なくすることができる等の特長を
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】正常時の図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 １１，３２，３２ａ〜３２ｄ 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 １８ 故障診断装置 １９ 内圧制御弁 ２０ 開弁手段 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 ４１ 燃料タンク内圧制御弁 ４２ タンク内圧切換弁（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にお
   いて、 前記燃料タンクと前記キャニスタ内との間の通路に設け
   られ、該燃料タンク内の圧力を前記内燃機関の運転中、
   正圧に制御する内圧制御弁と、 運転中適当時期に前記エバポパージシステムの前記内圧
   制御弁から前記燃料タンク側における故障を診断する故
   障診断装置と、 前記故障診断装置により洩れ故障有りと判定されたとき
   に、前記内圧制御弁を強制的に実質的な開弁状態に保持
   する開弁手段とを備えたことを特徴とするエバポパージ
   システム。