JP2901516B2

JP2901516B2 - 燃料蒸気処理装置及びその診断方法

Info

Publication number: JP2901516B2
Application number: JP7108830A
Authority: JP
Inventors: サム・ラグハマ・レディ; カリアン・パンデュラング・ゴカレ; マイケル・スティーヴン・シュスター
Original assignee: Saturn Corp
Current assignee: Saturn Corp
Priority date: 1994-05-02
Filing date: 1995-05-02
Publication date: 1999-06-07
Anticipated expiration: 2014-06-07
Also published as: DE69501424D1; DE69501424T2; JPH07310608A; US5560347A; EP0681101A1; EP0681101B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃料蒸気処理装置に関す
る。詳細には、本発明は燃料蒸気処理装置を診断するた
めに使用する装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及びその問題点】従来から、自動車は燃料
装置内の燃料により発生する燃料蒸気の流出を制御する
装置を有する。「ＥＶＡＰ」装置として知られるこのよ
うな蒸気流出制御装置は車両の燃料装置に対して併設さ
れる。収集されるべき日中及び運転中の損失蒸気は主と
して、周囲温度、車両の周期的な作動及びドライブ中の
駐車に起因する。

【０００３】ＥＶＡＰ装置は燃料装置により発生した蒸
気を収集、貯蔵するために吸収剤を備えた蒸気収集装置
を有する。また、ＥＶＡＰ装置は吸収剤から車両のエン
ジンへ燃料蒸気を移送させて通常の燃焼工程で燃焼させ
る抽気装置（パージ装置）を有する。抽気装置は制御さ
れた割合での抽気を行うためにＥＶＡＰ装置と車両のエ
ンジンとの間の通路を選択的に開く常閉パージ弁を有す
る。

【０００４】従来、ＥＶＡＰ装置の診断は、顕著なエン
ジン性能低下や顕著な燃料又は蒸気の漏洩が生じたとき
に、装置の手動検査により行っていた。漏洩に関する周
期的な真空テスト及びパージ弁の機能検査は診断装置の
作動に付加的な効果を与える。

【０００５】装置内の漏洩を自動的に検出でき蒸気収集
及び抽気装置が正しく作動しているか否かを決定でき
る、ＥＶＡＰ装置を自動的に診断するためのオンボード
手段の開発に関する研究がなされてきた。オンボード自
動診断装置の開発により、大気からＥＶＡＰ装置を遮断
し、次いで正又は負の内圧を生じさせる機構に関連する
装置が提案された。次いで、装置内の内圧の変化を測定
することにより、診断機構は蒸気制御装置が正しく作動
しているか否かを識別する。

【０００６】一般に、敏感な診断装置は小さな圧力差に
対しても反応する精確な圧力検出装置と一緒に使用す
る。許容できない誤報告を回避するために、圧力を基礎
とする診断装置は、予期せぬ圧力勾配が装置の故障に起
因するもので周囲の条件やその他の正常な付帯的な効果
の変化でないことを識別できるようなものでなければな
らない。このため、診断機構が複雑になり、コストが高
くついてしまう。従って、自動ＥＶＡＰ装置はそれを実
行するのが困難であることが判明した。

【０００７】オンボード再燃料蒸気回収（ＯＲＶＲ）装
置に使用する吸収缶式の収集及び貯蔵装置は既知であ
る。このようなＯＲＶＲ装置はポンプから車両へ燃料を
移送することにより発生する燃料蒸気を捕獲する車両関
連装置である。貯蔵缶と抽気装置とを有するＥＶＡＰ装
置に類似した方法で構成されたＯＲＶＲ装置が提案され
ている。それ故、ＯＲＶＲ装置を診断できる自動装置も
必要である。

【０００８】

【発明の目的】本発明の目的は、燃料蒸気貯蔵缶内の燃
料蒸気の濃度に関連する可変導電度検出手段を有する燃
料蒸気処理装置及びその診断方法を提供することであ
る。

【０００９】

【発明の構成並びに作用効果】本発明に係る燃料蒸気処
理装置は、燃料蒸気貯蔵缶と；燃料蒸気貯蔵缶内に位置
し、同缶内の燃料蒸気の濃度に比例する導電度を呈する
カーボンを含んだポリマー発泡材からなる可変導電度手
段（１５４）と；該可変導電度手段に接触している電極
（１５１、１５２）を有するセンサと；燃料蒸気貯蔵缶
を大気に連通した導管（１３６）であって、当該燃料蒸
気処理装置の試験中に選択的に閉じることが可能とされ
た常開通気弁（１４３）を有する導管（１３６）を有
し、通気弁を閉じているときの燃料蒸気貯蔵缶内の燃料
蒸気の濃度をセンサによって感知することによって、当
該燃料蒸気処理装置の漏れ口の有無を検知することがで
きるようにしてある。

【００１０】より具体的には、上記燃料蒸気貯蔵缶は燃
料蒸気貯蔵缶がエンジンと、燃料タンクにそれぞれ連通
されており、上記センサに接続され当該燃料蒸気処理装
置の診断を行うための診断手段を有し、該診断手段は、
エンジンを始動する毎に行われるステージＩにおいて、
上記センサが示す蒸気濃度に基づき燃料タンクから燃料
貯蔵缶への燃料収集及び同燃料貯蔵缶からエンジンへの
燃料抽気が行われているか否かを診断するとともに、そ
の後において選択的に行われるステージIIにおいて、上
記通気弁を閉じて、上記センサの示す蒸気濃度に基づい
て当該燃料蒸気処理装置に漏れ口があるか否かを診断す
る。

【００１１】また、本発明に係る診断本発明は、燃料タ
ンク及びエンジンにそれぞれ連通された燃料蒸気貯蔵缶
と；該貯蔵缶内に位置し、同缶内の燃料蒸気の濃度に比
例する導電度を呈する、カーボンを含んだポリマー発泡
材からなる可変導電度手段と；該可変導電度手段に接触
している電極を有するセンサと；上記燃料蒸気貯蔵缶と
燃料タンクとの間を連通する導管と；上記燃料蒸気貯蔵
缶とエンジンとを連通する導管と；燃料蒸気貯蔵缶を大
気に連通する導管であって、常開通気弁を有する導管；
を備える燃料蒸気処理装置の診断方法であって；エンジ
ンを始動させる工程と、通気弁を閉じる工程と、燃料タ
ンクから導管を通して、燃料蒸気を上記蒸気貯蔵缶へ収
集するに十分な時間だけ待つ工程と、通気弁を開く工程
と、センサから可変導電度手段の導電度を検知し、燃料
タンクから蒸気貯蔵缶への燃料蒸気の収集、及び、蒸気
貯蔵缶からエンジンへの燃料蒸気の抽気が正しく行われ
ているか否かを決定する工程と、エンジンが所定温度以
上に暖められるのを待つ工程と、燃料タンク内の燃料蒸
気が所定量以上になるのを待つ工程と、エンジンが所定
温度以上になったか否か、燃料タンク内の燃料蒸気が所
定量以上になったか否かを決定する工程と、エンジン温
度が上記所定温度以上であり、燃料蒸気が上記所定量以
上である決定されたときに、通気弁を閉じる工程と、当
該燃料蒸気処理装置に漏れ口があるか否かを診断するた
めに、センサの検知した上記可変導電度手段の導電度に
基づき、当該燃料蒸気処理装置が確実に閉じられている
か否かを判断する工程と、通気弁を開く工程とを有す
る。

【００１２】すなわち、本発明においては、可変導電度
手段の導電度を検出するセンサを設けることにより診断
の補助をさせる。燃料蒸気処理装置を診断するために可
変導電度検出手段からの導電度データを利用できる診断
ルーチンを車両の普通の電子コントローラの一部として
設けている。可変導電度手段及びセンサは、缶へ流入す
る燃料蒸気の流れ及び缶からの抽気蒸気の流れにより発
生する燃料蒸気の濃度の変化を検出するために使用さ
れ、この検出データは装置の診断に使用する。導電度は
燃料蒸気の濃度の変化に従って変化し、それ故、装置を
診断するためのデータを提供することができる。

【００１３】可変導電度手段は、燃料蒸気処理装置の診
断を自動的に補助し、同装置を大気から遮断せずに機能
を発揮することができ、既存の設備をほとんど変更する
ことなく使用できる装置である。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の原理を使用した車両の燃料装
置のＥＶＡＰ装置（蒸気流出制御装置）を示す。この装
置は蒸気貯蔵缶１０を有する。缶１０は外壁１２及び内
壁１１により画成された室１４、１５を有する。内壁１
１は室１４と室１５とを完全に隔離せず、これらの室間
に通路１７を形成する。単一室を備えた缶の如き別の缶
を缶１０として使用することもできる。

【００１５】壁１２は実質上閉じた容器を提供し、その
すべての外壁を形成する。好ましい構成においては、壁
１２は実質上立方体状の缶１０を提供するが、この形状
に限定されるものではない。缶１０には壁１２を貫通す
る開口が設けてある。室１４を周囲大気に連通する開口
２１は通気口として作用する。室１５と導管３４との間
の開口２２は缶１０からの選択的な流れを許容する導管
３４に対する入口開口として作用する。室１５と導管３
５との間の開口２３はこれらの間での流れを許容する導
管３５に対する室１５の入口開口として作用する。

【００１６】導管３５は缶１０と燃料６０を保持する燃
料タンク５０の頂部との間の閉じた流れ経路を提供す
る。導管３４は缶１０とエンジン４０との間の閉じた流
れ経路を提供する。導管３４は、この導管３４を通る流
体の流量を選択的に制御するパージ弁７０を有する。通
気開口２１は缶１０に対する空気の流入、流出を許容
し、開口２３、２２を通しての缶１０に対する流体の流
入、流出を容易にする。

【００１７】室１４は活性カーボン粒子８０を収納して
いる。活性カーボンはＥＶＡＰ装置に使用される普通の
吸収剤である。この構成においては、機構の必要な吸収
特性を得るために活性カーボン８０を使用することが好
ましい。室１４はスクリーン１８を備え、室１４から開
口２１へのカーボン粒子の流出を阻止し、通気開口２１
から室１４内へ流入する空気を分配させる補助をなす。
スクリーン１８として使用される普通の材料はポリマー
発泡材だが、別の材料を使用することもできる。室１５
と開口２２、２３との間にはフィルタ１６が位置する。

【００１８】室１５も吸収媒体として作用する活性カー
ボン粒子８０を収納している。活性カーボンの代わりに
別の吸収材料を使用することもできる。可変導電度手段
は吸収剤たる活性カーボン８０を有する。

【００１９】センサ４７は室１５内に位置する。図示の
センサは一対の電極５１、５２で構成され、これらの電
極間を電流が流れる。この機能を果たすために他の検出
装置を使用することもできる。センサ４７は可変導電度
手段内の燃料蒸気の濃度変化に関連して活性カーボンの
導電度を検出するために使用される。

【００２０】電極５１、５２間に位置した吸収材料８０
を有する可変導電度手段は可変抵抗器として作用する。
可変導電度手段に活性カーボンを使用すると、燃料蒸気
の濃度が増大したときにこれに対応して吸収媒体の導電
度が増大し、燃料蒸気の濃度が減少したときにこれに対
応して導電度が減少するという効果が得られる。他の可
変導電度手段は逆の態様で応答する。

【００２１】図３は、２つの電極間の吸収剤として普通
の活性カーボンを用いた可変導電度手段を使用して行っ
た実験分析結果を示すグラフである。縦軸は２つの電極
間の電圧差に対応する（センサ４７に類似の）センサか
らの信号（センサ出力）を示し、横軸は時間を示す。

【００２２】図３は缶の蒸気負荷特性及びこれに続く缶
の蒸気抽気特性を示す。本実施例においては、活性カー
ボン８０の導電度が増大すると、センサ４７の出力電圧
が減少する。この現象は図３「蒸気充填」の領域におけ
る曲線にて示される。

【００２３】この曲線にて示される蒸気充填特性の間
は、増大する濃度の燃料蒸気は活性カーボン８０内に蓄
積される。濃度が増大すると、導電度が増大し、電極５
１、５２間の電圧降下が小さくなる。このため、蒸気化
した燃料の収集において、ＥＶＡＰ装置の蒸気収集装置
の機能特徴を特定するために使用できる機構を提供でき
る。

【００２４】蒸気の濃度が減少すると、電極間の吸収剤
の両側での電圧降下が増大する。これは導電度の減少を
意味する。この現象は図３の「抽気」の領域における曲
線にて示される。この抽気サイクル特性の間は、蒸気は
吸収剤から除去され、活性カーボン８０内の燃料蒸気の
濃度が減少する。濃度が減少すると、導電度が減少し、
電極５１、５２間の電圧降下が大きくなる。これは、Ｅ
ＶＡＰ装置の抽気装置の機能特徴を特定するために使用
できる機構を提供できる。

【００２５】電極５１、５２は特定の結果を達成するた
めに種々の形状とすることができる。例えば、電極は貯
蔵缶のローディング（充填）の度合いを予測するために
缶の垂直方向（深さ方向）にわたって延在させることが
できる。蒸気は開口２３を通って缶へ進入するので、活
性カーボン８０は頂部の方から下へ向かって徐々に充填
される（蒸気を吸収する）。センサ４７のために２つの
電極を使用する場合、缶のローディングの度合いはセン
サの出力の大きさから予測できる。多重電極構造を使用
する場合、缶全体にわたって種々のレベルで蒸気濃度を
予測できる。

【００２６】図２には本発明の別の実施例に係る貯蔵缶
を示す。この実施例の作動原理は図１の実施例の作動原
理と実質上同じである。基本的な診断機構は燃料蒸気の
変化する濃度に対応する材料の導電度の変化を利用す
る。装置の診断に際し選択された条件での導電度を読み
取るためにセンサを使用する。

【００２７】図２に示す缶２１０は通気開口２２１と、
缶２１０に対する燃料蒸気の流入、流出を許容する開口
２２２、２２３とを有する。缶は吸収材料（好ましく
は、活性カーボン）２８０を収納している。吸収材料２
８０と通気開口２２１との間にフィルタ２２９を配置す
る。開口２２２、２２３と吸収材料２８０との間には、
可変導電度手段として作用する導電性フォーム（発泡
材）センサ２９０を配置する。導電性フォームセンサ２
９０は非導電性フォームフィルタ素子２２８により吸収
材料２８０から隔離されている。任意ではあるが、導電
性フォームセンサ２９０は導管２３４、２３５に連通す
る状態で缶２１０の外部に設けてもよい。

【００２８】センサ２９０は電極２１７、２１８間に挟
まれた導電性フォーム材料２９１を有する。この導電性
フォーム材料は、カーボン（好ましくは、吸収性カーボ
ン）で含漬することにより導電性となされたポリエーテ
ルウレタンの如きポリマー発泡材である。このような材
料の例としては、カーボン溶液に浸すことにより導電性
となされたＦＯＡＭＡＸＳＯＲＢＡＣＥＬＬ及びＬＥ
ＷＣＯＴＴＡＣＦ−Ｆ−．３１２−Ｔ５０−１５０Ｇ
（共に商品名）がある。

【００２９】図４は図３の缶内の燃料蒸気の濃度の変化
に対応する導電性フォームセンサ２９０の導電度の変化
を示すグラフである。「蒸気充填」の領域における曲線
は、抽気装置が不作動状態（抽気オフ）にあり蒸気が吸
収材料２８０内に蓄積されている状態を示す。燃料蒸気
の濃度が増大するにつれて、センサの出力電圧が増大す
ることが分かる。この現象により、フォーム層の両側の
電極２１７、２１８間の導電度が減少する。それ故、こ
のカーボン含有ポリマー発泡材の応答性は、活性カーボ
ン内の燃料蒸気濃度の増大に反比例する。この特徴によ
り、ＥＶＡＰ装置の蒸気収集装置の機能特徴を特定する
ために使用でき装置の診断に利用できる機構を提供でき
る。図４の「抽気」の領域における曲線は、抽気機能が
作動し燃料蒸気が吸収材料２８０から除去されている状
態を示す。缶２１０内の燃料蒸気の濃度が減少すると、
センサの出力電圧が低下し、それ故、導電性フォーム材
料２９１の導電度が増大する。この特徴により、ＥＶＡ
Ｐ装置の抽気装置の機能特徴を特定するために使用でき
装置の診断に利用できる機構を提供できる。

【００３０】図５は本発明に係るＥＶＡＰ装置を備えた
車両の作動中における可変導電度手段の連続反復動作の
結果を示すグラフである。グラフの期間（時間）に関し
ては、暖まった燃料６０がエンジン４０から燃料タンク
５０へ戻るときに、タンク内の燃料温度（図示せず）は
連続的に増大する傾向があることが分かる。それ故、装
置内で発生する燃料蒸気の量は時間が経つにつれて増大
し、約１０−１５分の駆動時間の間に生じる第１充填／
抽気サイクルと約１６−２１分の駆動時間の間に生じる
第２充填／抽気サイクルとの比較により表されるような
センサ出力が生じる。この燃料蒸気の増大は、タンク温
度の増大に対応させて予測でき、装置を診断するときに
センサ信号から得られた導電度データを分析する際に考
慮される。

【００３１】図６は０．０４０インチ（約１ｍｍ）の直
径の開口を有するＥＶＡＰ装置におけるセンサ信号に対
する効果を示す。関連するエンジン４０が始動中で、暖
まった燃料６０がタンク５０へ帰還し、抽気装置がオ
ン、オフを繰り返しているにも拘わらず、可変導電度手
段の導電度における顕著な変化を示す反応は存在しな
い。蒸気発生に必要なある基準（後述）が存在し、正確
に機能する充填／抽気サイクルを表す導電度の変化の発
生を予測できる。図６の導電度は予測通りに変化しない
ので、蒸気収集装置又は抽気装置において故障が発生し
ていることが判定される。

【００３２】次に、図１を参照して吸収方法を説明す
る。ある状態の下では、燃料６０は、特に温度変化及び
圧力変化に応答して蒸気を発生させる能力を有し、燃料
タンク５０の上方空間６１内に燃料蒸気が発生する。タ
ンク５０内の蒸気圧力が大気圧を越えると、導管３５を
通る流れが発生する。上方空間６１内の蒸気は導管３５
及び開口２３を通って缶１０内へ進入する。燃料蒸気は
活性カーボン８０により吸収され、空気は開口２１を通
って大気中へ放出される。活性カーボン８０内の蒸気の
濃度が増大するにつれ、可変伝導度手段の導電度が変化
する。

【００３３】この導電度はセンサ４７により検出され、
濃度変化は関連するコントローラに記憶される。導電度
の変化は、確認サイクル（試運転）で得た所定の目標値
即ちベンチマーク値との比較により評価される。測定し
た導電度が期待した値に対応しているという良好な評価
が得られた場合は、ＥＶＡＰ装置がタンク５０内に発生
した蒸気を収集するために正しく作動していることを示
す。

【００３４】エンジン４０が作動したとき、常閉パージ
弁７０が選択的に開いて、缶１０から燃料蒸気を抽気
（排出）する。パージ弁７０が開くと、エンジン４０に
より導管３４を通る流れが発生する。空気が開口２１を
通して缶１０内へ吸引され、活性カーボン８０から燃料
蒸気を追い出す。抽気装置が作動して、開口２２及び導
管３４を通る流れに蒸気を随伴させ、エンジン４０へ送
り込み、燃焼させる。

【００３５】活性カーボン８０内の蒸気の濃度が減少す
ると、それに対応して可変導電度手段の導電度が変化す
る。この導電度の変化は、確認サイクル（試運転）で得
た所定の目標値即ちベンチマーク値との比較により評価
される。測定した導電度が期待した値に対応していると
いう良好な評価が得られた場合は、ＥＶＡＰ装置が缶１
０から燃料蒸気を抽気するために正しく作動しているこ
とを示す。

【００３６】センサ４７から利用できる情報はＥＶＡＰ
装置の性能を評価するために診断プログラムにおいて使
用できる。図１に示すように、車両の電子コントローラ
即ちエンジン制御モジュール（ＥＣＭ）４１はエンジン
の作動データを受け取り、それに基づいて抽気装置の作
動を制御する。ＥＣＭ４１は、ＥＶＡＰ装置の性能を評
価するために診断テストを実行するようにプログラムさ
れたデジタルコンピュータの形をしている。

【００３７】診断テストはエンジン４０の初期始動ルー
チンの間に行われる。図７を参照すると、診断ルーチン
はステップ３００でスタートし、ステップ３０１へ進ん
で、センサ４７からのデータを読み取る。次いで、ステ
ップ３０３へ進み、吸収剤が燃料蒸気で充填されている
か否か及び抽気機能が行われているか否かを判定する。

【００３８】抽気機能が行われているか否かを判定する
ために、ＥＣＭ４１はエンジン作動条件のメモリーチェ
ック（特に、燃料がＥＶＡＰ装置からエンジンへ流入し
たか否かを表示する燃料流れの計算）を行う。ＥＶＡＰ
装置から燃料蒸気を受け取っていないとの判定があれ
ば、プログラムはステップ３０５へ進む。ＥＶＡＰ装置
から燃料蒸気を受け取ったとの判定があれば、抽気装置
が正しく作動していることを表す。吸収剤が負荷された
か否かを判定するために可変導電度のレベルの決定を行
う。充填された吸収剤の状態は、蒸気収集装置が正しく
作動していることを表す。

【００３９】センサ４７からの読み取り値が燃料蒸気の
高濃度に対応する導電度の値を示していた場合は、ステ
ップ３０３においては、吸収剤が充填され、蒸気収集装
置が正しく作動しているものと判定し、テストを終了す
る。センサ４７からの読み取り値が燃料蒸気の低濃度に
対応する導電度の値を示していた場合は、ステップ３０
３においては、吸収剤が充填されていないものと判定
し、プログラムがステップ３０５へ進んで、パージ弁７
０を不作動にする信号を発生させる。パージ弁７０が不
作動になると、缶１０の通常の抽気が停止する。

【００４０】プログラムはステップ３０５からステップ
３０７へ進み、特定の時間ｔだけ待機する。この時間ｔ
中、エンジン４０はプログラムを続行するために運転し
続けねばならない。エンジンが運転している間、燃料は
タンク５０からエンジン４０へ供給され、暖まった燃料
がエンジン４０からタンク５０へ帰還する。この燃料交
換により、タンク５０内の燃料６０の温度が増大する。
更に、燃料タンクのまわりのエンジン及び排気装置やそ
の他の付帯的な熱源により暖められた空気を運ぶ空気流
により、タンク内燃料の温度が増大する。温度が増大す
ると、燃料６０により運転損失蒸気が発生する。発生し
た蒸気が缶１０内に収集されたときに、可変導電度手段
の導電度を変化させる。

【００４１】特定の時間ｔが経過すると、プログラムは
ステップ３０７からステップ３０９へ進む。ステップ３
０９において、センサ４７からのデータを再度読み取
り、プログラムはステップ３１１へ進んで、導電度が増
大しているか減少しているかを判定する。パージ弁７０
が閉じておりエンジン４０が運転しているため、蒸気発
生を予測できる。ＥＶＡＰ装置又は燃料装置内の漏洩に
より蒸気が大気中へ放出されない限りは、発生した蒸気
は缶１０内に収集される。

【００４２】ステップ３１１において、ＥＶＡＰ装置の
蒸気収集装置が正しく作動していることを示す導電度の
変化を判定したとき、プログラムはステップ３１３へ進
み、抽気装置を始動させる信号を発生させる。この時点
で、普通の抽気コントローラが作動して、エンジン作動
基準に従って常閉パージ弁７０を選択的に開き、燃料蒸
気を缶１０から抽気させる。

【００４３】ＥＶＡＰ装置の抽気機能を行う時間が経過
した後、プログラムはステップ３１３からステップ３１
５へ進み、センサ４７からのデータを再度読み取る。プ
ログラムはステップ３１５からステップ３１７へ進み、
抽気装置が正しく作動していることを示すように導電度
が変化しているか否かを判定する。ＥＶＡＰ装置の抽気
機能が正しく作動している場合は、導電度は予測通りに
変化している。ステップ３１７において、センサ４７か
らの読み取り値から抽気装置が正しく作動していると判
定した場合は、テストを終了する。センサ４７からの読
み取り値から抽気装置が正しく作動していないと判定し
た場合は、プログラムはステップ３２４へ進み、誤作動
報告を行い、テストを終了する。

【００４４】誤作動報告により、車両の計器パネル上の
警報灯の如き機構が作動し、ＥＶＡＰ装置の修理が必要
であることを運転手に知らせる。そうする代わりに、運
転手が診断テストの失敗を知らずに車両を次回にスター
トさせるとき、確認テストが行われる。

【００４５】ステップ３１１において、センサ４７から
の読み取り値から導電度が予測通りに変化していないと
判定した場合、プログラムはステップ３１９へ進む。ス
テップ３１９において、周囲温度を表示する信号、エン
ジンの作動により燃料タンク内に生じた温度変化を表示
する信号及び燃料タンク内の燃料レベルを表示する信号
を提供する３つのセンサ（図示せず）の値を読み取る。
燃料の温度変化の判定に対しては、エンジンが始動した
ときの燃料温度に対応する比較値が必要である、それ
故、この値をメモリーに記憶させねばならない。この比
較値は、好ましくはエンジンを始動するときに読み取っ
た燃料温度から得られる。

【００４６】缶を負荷するようなレベルの蒸気発生が燃
料装置内に発生しているか否かを表示する状態を表すス
テップ３１９における３つの読み取り値により３つの基
準が確立される。基準として使用するに適した状態のた
めの好ましい値は、（１）約６０°Ｆ（１５．６℃）よ
り高い周囲温度、（２）満タンの約６０％以下のタンク
内燃料レベル、及び、（３）約５°Ｆ（２．８゜Ｃ）よ
り高いタンク内燃料の温度増加である。これら３つの基
準が満たされたとき、センサ４７により表示されるに十
分な蒸気発生が生じたものと予測できる。

【００４７】プログラムはステップ３１９からステップ
３２１へ進み、３つの基準が満たされたか否かを判定す
る。３つの基準のいずれかが満たされない場合、プログ
ラムはステップ３２３へ進み、判定不可としてテストを
放棄し、終了させる。３つの基準がすべて満たされた場
合は、プログラムはステップ３２４へ進み、誤作動報告
を行い、テストを終了する。

【００４８】上述のようにして、ＥＶＡＰ装置の蒸気収
集装置及び抽気装置が診断される。上述の好ましい実施
例に使用された機構は他の燃料蒸気処理装置に容易に採
用できる。

【００４９】図８は本発明の原理を利用した車両の燃料
装置の別のＥＶＡＰ装置を示す。この装置は蒸気貯蔵缶
１１０を有する。缶１１０は外壁１１２及び内壁１１１
により画成された室１１４、１１５を有する。内壁１１
１は室１１４と室１１５とを完全に隔離せず、これらの
室間に通路１１７を形成する。単一室を備えた缶の如き
別の缶を缶１１０として使用することもできる。

【００５０】壁１１２は実質上閉じた容器を提供し、そ
のすべての外壁を形成する。好ましい構成においては、
壁１１２は実質上立方体状の缶１１０を提供するが、こ
の形状に限定されるものではない。缶１１０には壁１１
２を貫通する開口が設けてある。室１１４と導管１３６
との間の開口１２１は導管１３６に対する入口開口とし
て機能し、通気口として作用する。室１１５と導管１３
４との間の開口１２２は缶１１０からの選択的な流れを
許容する導管１３４に対する入口開口として作用する。
室１１５と導管１３５との間の開口１２３はこれらの間
での流れを許容する導管１３５に対する室１１５の入口
開口として作用する。

【００５１】導管１３５は缶１１０と燃料１６０を保持
する燃料タンク１５０の頂部との間の閉じた流れ経路を
提供する。導管１３４は缶１１０とエンジン１４０との
間の閉じた流れ経路を提供する。導管１３４は、この導
管１３４を通る流体の流量を選択的に制御するパージ弁
１７０を有する。導管１３６は常開ソレノイド作動通気
弁１４３を有し、導管１３６を介しての缶１１０に対す
る空気の流入、流出を許容し、開口１２３、１２２を通
しての缶１１０に対する流体の流入、流出を容易にす
る。通気弁１４３はＥＣＭ１４１に連通している。

【００５２】圧力リリーフ弁１４４は導管１３６に接続
し、通気弁１４３をバイパスする。圧力リリーフ弁１４
４は、ソレノイド作動通気弁１４３が閉じているときに
通気を可能にすることにより缶１１０内の最大圧力を制
限する。圧力リリーフ弁１４４は、通気弁と並列又は一
体的に配置されたバネ負荷ダイアフラム圧力リリーフ弁
又はアンブレラ弁の如き普通のリリーフ弁である。

【００５３】室１１４は活性カーボン粒子１８０を収納
している。活性カーボンはＥＶＡＰ装置に使用される普
通の吸収剤である。室１１４はスクリーン１１８を備
え、室１１４から開口１２１へのカーボン粒子の流出を
阻止し、通気開口１２１から室１１４内へ流入する空気
を分配させる補助をなす。スクリーン１１８として使用
される普通の材料はポリマー発泡材だが、別の材料を使
用することもできる。室１１５と開口１２２、１２３と
の間にはフィルタ１１６が位置する。室１１５も吸収媒
体として作用する活性カーボン粒子１８０を収納してい
る。

【００５４】センサ１４７は室１１５内に位置する。図
示のセンサは一対の電極１５１、１５２で構成され、こ
れらの電極間を電流が流れ、これらの電極間に導電性発
泡材１５４が位置する。この機能を果たすために他の検
出装置を容易に使用することもできる。センサ１４７は
燃料蒸気の濃度変化に関連して導電性発泡材１５４の導
電特性を検出するために使用される。センサ１４７は開
口１２２、１２３と活性カーボン１８０との間に位置す
る。導電性発泡材１５４は非導電性発泡フィルタ素子１
１６により活性カーボン１８０から隔離される。

【００５５】電極１５１、１５２は導電性発泡材１５４
に接触して位置するか、又は導電性発泡材１５４と一体
的になっている。導電性発泡材１５４は、カーボン（好
ましくは、吸収性カーボン）で含漬することにより導電
性となされたポリエーテルウレタンの如きポリマー発泡
材である。このような材料の例としては、カーボン溶液
に浸すことにより導電性となされたＦＯＡＭＡＸＳＯ
ＲＢＡＣＥＬＬ及びＬＥＷＣＯＴＴＡＣＦ−Ｆ−．３
１２−Ｔ５０−１５０Ｇ（共に商品名）がある。好まし
くは、導電性発泡材１５４はココナツを基礎とする活性
カーボンで被覆されたポリエーテルウレタン発泡材であ
る。図８に示すように、導電性発泡材１５４は室１１５
の上面全体を覆い、電極１５１、１５２は導電性発泡材
の上面にわたる導電度を測定するように位置している。

【００５６】センサ１４７はＥＶＡＰ装置における直径
０．０２インチ（約０．５ｍｍ）程度の小さな漏れ口を
検出できる。タンク１５０、導管１３５、缶１１０又は
導管１３４内における漏れ口も検出可能である。すべて
の条件下でＥＶＡＰ装置のためのステージI保全(integr
ity) 及び抽気テストを行い、エンジンの各始動後にも
これらのテストを行うことができる。ステージII診断テ
ストは、蒸気発生ファクター（ＶＧＦ）が１より大きい
場合の如きある条件下で行う。それ故、好ましくは、図
９に示すような２つの部分テストを利用する。

【００５７】蒸気発生ファクターは周囲温度及び燃料タ
ンク１５０内の燃料１６０のレベルに依存する運転損失
蒸気発生を表す因子であり、式ＶＧＦ＝０．００１４
（１００−％Ｆｕｌｌ）ＥＸＰ（０．０４１ＭＡＴ）に
より表される。ここに、％Ｆｕｌｌは満タンに対する百
分率としての燃料タンク１５０内の燃料レベルであり、
ＭＡＴはマニホルド空気温度である。

【００５８】図９は図８のＥＶＡＰ装置の評価に使用す
る診断テストを示す。この診断テストはエンジン１４０
の初期始動ルーチンの間に行われる。このテストはステ
ップ１７０でスタートし、ステップ１７２へ進んで、パ
ージ弁１７０が開いている間、通気弁を約６秒間閉じ
て、蒸気を缶１１０内へ吸引させ、その後開いて、エン
ジン１４０に対する蒸気抽気を行う。

【００５９】プログラムはステップ１７２からステップ
１７４へ進み、ＥＣＭ１４１が、ステージI診断におけ
るセンサ１４７による導電度の変化を評価することによ
り、ＥＶＡＰ装置の蒸気収集機能を評価する。ステップ
１７４において、蒸気収集機能又は抽気機能が正しく作
動していないと判定された場合は、プログラムはステッ
プ１７３へ進み、誤作動報告を行ってテストを終了す
る。ステップ１７４において、機能が正常である場合
は、２部分診断テストの第１部分を終了し、プログラム
は２部分診断テストの第２部分を実行するか否かを判定
するステップ１８１へ進む。

【００６０】ステップ１８１において、約８分間の時間
遅れが生じた後、プログラムはステップ１８２へ進む。
８分間の時間遅れの後、エンジン始動によるマニホルド
空気温度の変化（ＤＭＡＴ）を計算する。２部分診断テ
ストの第２部分を実行するのに必要な条件では、ＤＭＡ
Ｔが約１５°Ｆ（８．３゜Ｃ）以上となることが必要で
ある。更に、蒸気発生ファクターは１以上でなければな
らない。これらの条件が満たされなければ、２部分診断
テストの第２部分を実行せず、テストを終了する。上記
条件が満たされ、２部分診断テストの第２部分の実行に
適した条件となった場合は、プログラムはステップ１８
３へ進む。２部分診断テストの第２部分は装置内の任意
の位置における直径０．０２インチ（約０．５ｍｍ）程
度の小さな漏れ口を検出できる。

【００６１】ステップ１８３において、通気弁１４３及
びパージ弁１７０を閉じ、運転損失蒸気発生による装置
の加圧を可能にする。ステップ１８４において、センサ
１４７により実質上直ちに検出された蒸気濃度の増大は
抽気ライン（導管）１３４における漏れ口の如き欠陥を
表示し、プログラムはステップ１８７へ進んで、誤作動
報告を行い、テストを終了する。ステップ１８６におい
て、センサ１４７が蒸気濃度の変化を検出しなかった場
合は、１０分間の如きある期間の経過後に、蒸気ライン
（導管）１３５又はタンク１５０における漏れ口の如き
欠陥を表示し、プログラムはステップ１８８へ進んで、
誤作動報告を行い、テストを終了する。ステップ１８５
において、センサ１４７により蒸気濃度の増大が遅れて
検出された場合は、運転損失蒸気発生によりリリーフ弁
１４４を間欠開弁させながら閉ループ装置が正常に作動
していることを表示し、テストを終了する。ステップ１
８５、１８８又は１８７から、プログラムはステップは
更に進み、通気弁１４３及びパージ弁１７０を再度開
き、テストを終了する。

【００６２】上述の方法により、ＥＶＡＰ装置が診断さ
れる。適当な周囲条件下で、装置の機能診断が遂行さ
れ、直径０．０２インチ（約０．５ｍｍ）程度の小さな
漏れ口を検出できる。

【００６３】代わりに、圧力リリーフ弁１４４を備えな
い図８の装置に類似する装置（図示せず）を用いてＥＶ
ＡＰ装置を診断することもできる。このような装置にお
いては、２部分診断テストのステージII（第２部分）テ
ストは通気弁１４３及びパージ弁１７０を閉じることに
より行う。これに続いて、約１０分間の時間遅れを生じ
させる。この時間遅れ中、タンク１５０内の圧力は運転
損失蒸気発生のために上昇する。次いで、通気弁１４３
を開き、タンク内圧力を逃す。この通気中、燃料蒸気は
吸収剤１８０に収集される。センサ１４７により、収集
蒸気の濃度を検出する。収集蒸気の濃度は装置の保全及
び作動を表す。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＥＶＡＰ装置の概略構成図である。

【図２】本発明の別の実施例に係る燃料貯蔵缶の断面図
である。

【図３】選択された可変導電性材料についての缶に対す
る蒸気充填及び抽気サイクルを示す導電度対時間のグラ
フである。

【図４】別の選択された可変導電性材料についての缶に
対する蒸気充填及び抽気サイクルを示す導電度対時間の
グラフである。

【図５】車両作動中のＥＶＡＰ装置の導電度検出センサ
の出力を示すグラフである。

【図６】装置の開口の直径が０．０４インチ（約１ｍ
ｍ）である場合の図５にグラフ化された実験的設定のた
めの導電度対時間の関係を示すグラフである。

【図７】燃料蒸気処理装置を診断するためのデジタル制
御モジュールのプログラムを示すフローチャートであ
る。

【図８】別の実施例に係るＥＶＡＰ装置の概略構成図で
ある。

【図９】燃料蒸気処理装置を診断するためのデジタル制
御モジュールの別のプログラムを示すフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１３６導管１４３通気弁１４４圧力リリーフ弁１７０パージ弁１７３誤作動報告ステップ１８２ステージIIテスト実行判定ステップ２１０蒸気貯蔵缶２１７、２１８センサ２９１可変導電度手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者サム・ラグハマ・レディアメリカ合衆国ミシガン州48323，ウエスト・ブルームフィールド，ウェンドリック・ドライブ 4620 (72)発明者カリアン・パンデュラング・ゴカレアメリカ合衆国ウィスコンシン州53151, ニュー・バーリン，ウエスト・ユークリッド・アベニュー 12560 (72)発明者マイケル・スティーヴン・シュスターアメリカ合衆国ミシガン州48367，レナード，ルート２，アーミー・ロード 429 (56)参考文献特開平５−223019（ＪＰ，Ａ) 特開平５−288124（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02M 25/08 F02B 77/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料蒸気処理装置において、燃料蒸気貯蔵缶（１１０）と；上記燃料蒸気貯蔵缶内に位置し、同缶内の燃料蒸気の濃
度に比例する導電度を呈するカーボンを含んだポリマー
発泡材からなる可変導電度手段（１５４）と；該可変導電度手段に接触している電極（１５１、１５
２）を有するセンサと；上記燃料蒸気貯蔵缶を大気に連通した導管（１３６）で
あって、当該燃料蒸気処理装置の試験中に選択的に閉じ
ることが可能とされた常開通気弁（１４３）を有する導
管（１３６）を有し、上記通気弁を閉じているときの上記燃料蒸気貯蔵缶内の
燃料蒸気の濃度を上記センサによって感知することによ
って、当該燃料蒸気処理装置の漏れ口の有無を検知する
ことができるようにした燃料蒸気処理装置。
【請求項２】請求項１に記載の燃料蒸気処理装置であ
って、上記燃料蒸気貯蔵缶がエンジン（１４０）と、燃料タン
ク（１５０）にそれぞれ連通されており、上記センサに
接続され当該燃料蒸気処理装置の診断を行うための診断
手段（図９）を有し、該診断手段は、エンジンを始動す
る毎に行われるステージＩ（１７４）において、上記セ
ンサが示す蒸気濃度に基づき燃料タンクから上記燃料貯
蔵缶への燃料収集及び同燃料貯蔵缶からエンジンへの燃
料抽気が行われているか否かを診断するとともに、その
後において選択的に行われるステージII（１８３、１８
４、１８５、１８６）において、上記通気弁を閉じて、
上記センサの示す蒸気濃度に基づいて当該燃料蒸気処理
装置に漏れ口があるか否かを診断する燃料蒸気処理装
置。
【請求項３】燃料タンク（１５０）及びエンジン（１
４０）にそれぞれ連通された燃料蒸気貯蔵缶（１１０）
と；該貯蔵缶内に位置し、同缶内の燃料蒸気の濃度に比
例する導電度を呈する、カーボンを含んだポリマー発泡
材からなる可変導電度手段（１５４）と；該可変導電度
手段に接触している電極（１５１、１５２）を有するセ
ンサと；上記燃料蒸気貯蔵缶（１１０）と燃料タンク
（１５０）との間を連通する導管（１３５）と；上記燃
料蒸気貯蔵缶とエンジン（１４０）とを連通する導管
（１３４）と；上記燃料蒸気貯蔵缶を大気に連通する導
管（１３６）であって、常開通気弁（１４３）を有する
導管（１３６）；を備える燃料蒸気処理装置の診断方法
において；イ．エンジンを始動させる工程と、ロ．上記通気弁（１４３）を閉じる工程と、ハ．燃料タンク（１５０）から上記導管（１３５）を
通して、燃料蒸気を上記蒸気貯蔵缶（１１０）へ収集す
るに十分な時間だけ待つ工程と、ニ．上記常開通気弁を開く工程と、ホ．上記センサから可変導電度手段の導電度を検知
し、上記燃料タンクから蒸気貯蔵缶への燃料蒸気の収
集、及び、蒸気貯蔵缶からエンジンへの燃料蒸気の抽気
が正しく行われているか否かを決定する工程と、ヘ．エンジンが所定温度以上に暖められるのを待つ工
程と、ト．上記燃料タンク内の燃料蒸気が所定量以上になる
のを待つ工程と、チ．上記エンジンが所定温度以上になったか否か、燃
料タンク内の燃料蒸気が所定量以上になったか否かを決
定する工程と、リ．エンジン温度が上記所定温度以上であり、燃料蒸
気が上記所定量以上であると決定されたときに、上記通
気弁を閉じる工程と、ヌ．当該燃料蒸気処理装置に漏れ口があるか否かを診
断するために、上記センサの検知した上記可変導電度手
段の導電度に基づき、当該燃料蒸気処理装置が確実に閉
じられているか否かを判断する工程と、ル．上記通気弁を開く工程とを有することを特徴とす
る診断方法。