JP3106517B2 - 蒸発燃料処理装置の故障診断装置 - Google Patents

蒸発燃料処理装置の故障診断装置

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JP3106517B2
JP3106517B2 JP03026252A JP2625291A JP3106517B2 JP 3106517 B2 JP3106517 B2 JP 3106517B2 JP 03026252 A JP03026252 A JP 03026252A JP 2625291 A JP2625291 A JP 2625291A JP 3106517 B2 JP3106517 B2 JP 3106517B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車用内燃機関にお
ける蒸発燃料処理装置の故障診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車用内燃機関においては、大気汚染
防止の観点から、燃料タンクにて発生した蒸発燃料を導
いて活性炭を内蔵したキャニスタに吸着させ、所定の機
関運転条件でキャニスタに新気を導入しつつ吸着されて
いる蒸発燃料を離脱(パージ)させて、蒸発燃料を含ん
だ空気(パージエア)を吸気マニホールドに供給し、機
関に吸入させて燃焼させる蒸発燃料処理装置を設けてい
る。
【0003】かかる蒸発燃料処理装置の故障は、速やか
に発見できるようにしなければならない。しかし、蒸発
燃料処理装置の故障により運転性不具合を起こしたとし
ても、運転性不具合を起こす原因としては、点火系(点
火プラグ,パワートランジスタ,ハイテンションコード
等)、燃料系(燃料噴射弁,プレッシャレギュレータ
等)、エア系(吸気管等)と多岐にわたっており、これ
らの不具合候補から、蒸発燃料処理装置が故障している
ことを識別することは、極めて困難である。
【0004】例えば、点火系が正常か否かは、点火プラ
グを外し、プラグアース部を機関本体でアースを取り、
実際に火花が飛ぶかを目視する。また、燃料系のうち燃
料噴射弁が正常か否かは、各気筒毎に設けられる燃料噴
射弁を1気筒ずつ燃料噴射を停止させて、そのときの機
関回転数の変化を見ることによって判定し、これにより
不具合を生じた燃料噴射弁を絞り込むことができる。
【0005】しかし、蒸発燃料処理装置を含め、これら
以外の不具合については、ベテランサービスマンの経験
と勘によって見つける他になく、不具合を発見するには
多大な工数と時間が費やされ、ユーザーにとっては高い
修理費を支払わなければならなかった。そこで、蒸発燃
料処理装置の故障診断装置として、実開平2−2675
4号公報に示されているように、キャニスタから機関吸
気系へのパージ通路に通気状態検出手段を設け、所定の
パージ条件において通気状態を検出することにより、故
障の有無を判定するようにしたものが提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報に記載の装置では、通気状態検出手段として、圧力セ
ンサあるいは流量計等を追加して設ける必要があり、コ
ストアップと重量増につながるという問題点があった。
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、センサ類を
追加することなく、蒸発燃料処理装置の故障の有無を的
確に診断でき、かつ燃料制御系の故障と区別して蒸発燃
料処理装置の故障を検出できるようにすることを目的と
する。
【0007】
【課題を解決するための手段】このため、本発明は、図
1に示すように、燃料噴射弁による燃料噴射を一時的に
停止させて燃料噴射時及び燃料噴射停止時における機関
回転数をそれぞれ検出し、これらの回転数を比較するこ
とで燃料制御系の故障を診断する燃料制御系故障診断手
段Dを設ける一方、該燃料制御系故障診断手段Dにより
燃料制御系が正常と診断された後に機能する、下記A〜
Cの手段を設けて、蒸発燃料処理装置の故障診断装置を
構成する。 A.機関吸気系への蒸発燃料の供給を強制的にオンオフ
制御する強制制御手段 B.該強制制御手段による蒸発燃料供給時及び供給停止
時における空燃比をそれぞれ検出する空燃比検出手段 C.該空燃比検出手段により検出された空燃比の差を演
算して所定値と比較し、その結果に基づいて蒸発燃料処
理装置の故障の有無を判定する蒸発燃料処理装置故障判
定手段
【0008】
【作用】上記の構成においては、先ず燃料制御系故障診
断手段Dにより、燃料噴射弁による燃料噴射を一時的に
停止させて燃料噴射時及び燃料噴射停止時における機関
回転数をそれぞれ検出し、これらの回転数を比較するこ
とで燃料制御系の故障を診断する。この結果、燃料制御
系が正常と診断された場合に、次のように蒸発燃料処理
装置の故障を診断する。強制制御手段Aにより蒸発燃料
の供給を強制的に停止して、この状態で空燃比検出手段
Bにより空燃比を検出する。また、強制制御手段Aによ
り蒸発燃料の供給を強制的に行わせ、この状態で空燃比
検出手段Bにより空燃比を検出する。そして、故障判定
手段Cにより、検出された空燃比の差を求め、この差を
所定値と比較して、判定を行う。すなわち、正常であれ
ば蒸発燃料の供給により空燃比が変化するはずであるか
ら、空燃比の差がほとんどないときは故障と判定するの
である。
【0009】
【実施例】以下に本発明の一実施例を説明する。図2は
自動車用内燃機関のシステム図を示している。機関1は
例えば4気筒機関であり、エアクリーナ2からの空気
は、図示しないアクセルペダルに連動するスロットル弁
3の制御を受けた後、吸気マニホールド4を介して、吸
入される。また、吸気マニホールド4のブランチ部に各
気筒ごとに燃料噴射弁5が設けられ、燃料が噴射され
る。空気と燃料との混合気は機関1の各燃焼室内で点火
されて燃焼する。排気は排気マニホールド6を介して排
出され、三元触媒7によりHC,CO,NOX 成分が浄
化される。
【0010】前記燃料噴射弁5は、電磁コイルに通電さ
れて開弁し通電停止されて閉弁する電磁式燃料噴射弁で
あって、コントロールユニット10からの駆動パルス信号
により通電されて開弁し、図示しない燃料ポンプにより
圧送されプレッシャレギュレータにより所定の圧力に調
整された燃料を噴射する。コントロールユニット10には
燃料噴射の制御のため各種のセンサから信号が入力され
ている。
【0011】前記各種のセンサとしては、スロットル弁
3の上流に熱線式エアフローメータ11が設けられ、吸入
空気流量Qを検出する。また、機関1にクランク角セン
サ12が設けられ、クランク角1〜2°ごとの単位信号と
クランク角 180°ごとの基準信号とを出力する。ここ
で、基準信号の周期等より機関回転数Nを算出可能であ
る。
【0012】また、機関1のウォータジャケットに臨ま
せてサーミスタ式の水温センサ13が設けられ、機関冷却
水温Twを検出する。また、スロットル弁3にポテンシ
ョメータ式のスロットルセンサ14が設けられ、スロット
ル弁開度TVOを検出する。さらに、排気マニホールド
6の集合部に酸素センサ15が設けられ、排気中の酸素濃
度より空燃比のリッチ・リーンを検出する。
【0013】ここにおいて、コントロールユニット10
は、内蔵のマイクロコンピュータにより、吸入空気流量
Qと機関回転数Nとから基本燃料噴射量Tp=K×Q/
N(Kは定数)を演算し、これに各種の補正を加えて最
終的な燃料噴射量Ti=Tp×COEF×α+Ts(C
OEFは水温補正・加速補正を含む各種補正係数、αは
空燃比のリッチ・リーンに応じて比例積分制御により設
定される空燃比フィードバック補正係数、Tsはバッテ
リ電圧依存の電圧補正分)を演算し、各気筒の燃料噴射
弁5に対し点火順序に従った所定のタイミングでTiの
パルス幅をもつ駆動パルス信号を出力することにより、
燃料噴射を行わせる。
【0014】また、燃料タンク20にて発生した蒸発燃料
を機関1の吸気マニホールド4ヘ供給して処理するため
に、蒸発燃料処理装置が装備されており、以下に説明す
る。蒸発燃料処理装置の本体をなすキャニスタ21は、蒸
発燃料を吸着するための活性炭22を内蔵しており、燃料
タンク20にて機関停止時等に発生した蒸発燃料が導入通
路23より導かれて吸着される。
【0015】このキャニスタ21の上部にはダイアフラム
式のパージ制御弁24が設けられ、パージ制御弁24からの
パージ通路25は吸気マニホールド4に接続されている。
パージ制御弁24の負圧作動室24aには、スロットル弁3
近傍、詳しくはスロットル弁3全閉時にその上流側に位
置しスロットル弁3が開くとその下流側に位置するスロ
ットル負圧取出口26より、負圧通路27を介して、スロッ
トル負圧が導かれるようになっている。
【0016】従って、スロットル負圧の作用でパージ制
御弁24が開弁すると、キャニスタ21の底面のエアフィル
タ28より導入された新気により、吸着されている蒸発燃
料が活性炭22よりパージされ、この蒸発燃料を含んだパ
ージエアがパージ通路25より吸気マニホールド4内に吸
入され、各気筒の燃焼室で燃焼処理される。但し、アイ
ドル運転時は、スロットル弁3が全閉となり、スロット
ル負圧が大気圧となるため、パージ制御弁24が閉弁し、
蒸発燃料の供給が停止される。これは、アイドル運転時
のように吸入空気量の少ないときに多量のパージエアを
燃焼室へ導入すると、エンジン不調の原因となるためで
ある。
【0017】また、負圧通路27の途中には常開の電磁弁
29が介装されており、この電磁弁29はコントロールユニ
ット10からのON信号で閉弁し、該閉弁状態でパージ制
御弁24の負圧作動室24a側を大気に開放することによ
り、パージ制御弁24を強制的に閉弁させて蒸発燃料の供
給を停止させることができるようになっている。次に、
コントロールユニット10により実行される故障診断ルー
チンについて、図3のフローチャートにより説明する。
【0018】本故障診断ルーチンでは、先ず所定の順序
で1気筒ずつ燃料噴射弁による燃料噴射を停止させて機
関回転数の変化を観察するパワーバランステストを行っ
て、各気筒の燃料制御系の故障を診断し、全て正常と診
断された後に、蒸発燃料処理装置の故障を診断する。ス
テップ1(図にはS1と記してある。以下同様)では、
パワーバランステストを行う気筒番号#を1に初期設定
する。
【0019】ステップ2では、クランク角センサ12から
の信号に基づいて機関回転数Nを算出し、これをN1
して記憶する。ステップ3では、気筒番号#の気筒の燃
料噴射弁5による燃料噴射を停止させる。ステップ4で
は、クランク角センサ12からの信号に基づいてそのとき
の機関回転数Nを算出し、これをN2 として記憶する。
【0020】ステップ5では、ステップ3で燃料噴射を
停止させた気筒番号#の気筒の燃料噴射弁5の燃料噴射
を再開させる。ステップ6では、ステップ2と4とで記
憶された機関回転数N1 とN2 との差差(N1 −N2
を演算し、これが所定値N0 以上か否かを判定する。N
1 −N2 ≧N0 のときは、正常であるが、N1 −N2
0 のときは、ステップ7へ進んでその気筒の燃料制御
系の異常と判定する。
【0021】正常時は、ステップ8へ進んで、全気筒の
パワーバランステストが終了した(気筒番号#=4)か
否かを判定し、N≠4のときは、ステップ9で気筒番号
#を1アップした後、ステップ2へ戻り、その気筒につ
いてのパワーバランステストを実行する。全気筒のパワ
ーバランステストが終了し、全て正常である場合は、蒸
発燃料処理装置の故障診断のため、ステップ10以降へ進
む。
【0022】ステップ10では、基本燃料噴射量Tpを一
定にする。ステップ11では、電磁弁29をONにして閉弁
させる。すなわち、負圧通路27を遮断し、かつパージ制
御弁24の負圧作動室24a側を大気に開放することによ
り、パージ制御弁24を強制的に閉弁させて、蒸発燃料の
供給を停止させる。従って、機関1に供給される燃料
は、燃料噴射分のみとなる。
【0023】このとき、空燃比フィードバック制御機能
を有する電子制御燃料噴射システムにおいては、空燃比
が常に理論空燃比となるように、酸素センサ15からのリ
ッチ・リーン信号に基づいて比例積分制御により空燃比
フィードバック補正係数αが設定されるから、この空燃
比フィードバック補正係数αの値を読取ることにより、
蒸発燃料の供給停止時のベース空燃比を知ることができ
る。
【0024】そこで、ステップ12では、このときの空燃
比フィードバック補正係数αの値を読込んで、α1 とし
て記憶する。ステップ13では、電磁弁29をOFFにして
開弁させる。すなわち、負圧通路27を連通させて、パー
ジ制御弁24の負圧作動室24aにスロットル負圧を導くこ
とにより、パージ制御弁24を開弁させて、蒸発燃料の供
給を行わせる。従って、機関1に供給される燃料は、燃
料噴射分+蒸発燃料分となる。尚、アイドル運転時は蒸
発燃料の供給が行われないので、本ルーチンは、アイド
ル運転時以外の運転条件で実行することを前提とする。
【0025】このときも、空燃比が理論空燃比となるよ
うに、酸素センサ15からのリッチ・リーン信号に基づい
て比例積分制御により空燃比フィードバック補正係数α
が設定されるから、この空燃比フィードバック補正係数
αの値を読取ることにより、蒸発燃料の供給時のベース
空燃比を知ることができる。そこで、ステップ14では、
このときの空燃比フィードバック補正係数αの値を読込
んで、α2 として記憶する。
【0026】正常であれば、蒸発燃料の供給停止時は燃
料噴射分のみであるのに対し、蒸発燃料の供給時は、燃
料噴射分に蒸発燃料分が加算されるため、ベース空燃比
が比較的リッチ側となり、これを補正すべく、空燃比フ
ィードバック補正係数α2 がα1 に較べて小さな値とな
る。従って、ステップ15では、蒸発燃料の供給停止時の
空燃比フィードバック補正係数α1 と供給時の空燃比フ
ィードバック補正係数α2 との差(α1 −α2 )を演算
し、これが所定値α0 以上か否かを判定する。
【0027】α1 −α2 ≧α0 のときは、正常である
が、α1 −α2 <α0 であるときは、キャニスタ21から
蒸発燃料が正常に吸気マニホールド4に供給されていな
いことになり、ステップ16へ進んで蒸発燃料処理装置の
異常と判定する。正常時は、ステップ17へ進んで本ルー
チンを終了する。ここで、ステップ1〜9の部分が燃料
制御系故障診断手段に相当し、ステップ11,13の部分が
電磁弁29と共に強制制御手段に相当し、ステップ12,14
の部分が酸素センサ15と共に空燃比検出手段に相当し、
ステップ15〜17の部分が蒸発燃料処理装置故障判定手段
に相当する。
【0028】上記の故障診断機能は、車載のコントロー
ルユニット10にいわゆるオンボードとして持たせたもの
として説明したが、オフボードとしてもよい。すなわ
ち、図4に示すように、車載のコントロールユニット10
に対し、専用のコネクタ30によって、上記の故障診断機
能を有する外部診断器(オフボード診断器)31を接続
し、外部から診断を行ってもよい。
【0029】この場合、外部診断器31には、マイクロコ
ンピュータを内蔵する診断器本体32の他、キーボード等
の入力機器33及びディスプレイ・プリンタ等の表示機器
34を備えるものとするとよい。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、蒸
発燃料の供給時と供給停止時との空燃比を比較すること
によって、蒸発燃料処理装置の故障の有無を的確に診断
できる。このため、サービスマンは、運転性不具合にお
いて、その原因が蒸発燃料処理装置によるものか、ある
いはその他の原因によるものなのかを、知識と経験なし
に極めて簡単にかつ短時間の間に確認することができ
る。従って、診断時間の短縮によりサービスマンはより
効率的に仕事ができると共に、車両ユーザーに対しては
修理費の負担を軽減させることができる。
【0031】特に、蒸発燃料処理装置の故障診断に先立
って、燃料噴射時と燃料噴射停止時との機関回転数を比
較することによって燃料制御系の故障を診断し、正常と
診断された場合にのみ、蒸発燃料処理装置の故障診断を
行うことで、燃料制御系の故障と区別して蒸発燃料処理
装置の故障を検出でき、言い換えれば、燃料制御系の故
障に起因する蒸発燃料処理装置の誤診断を防止できる。
また、センサ類を追加することなく、故障診断を実施で
き、コストアップや重量増を招かないという効果も得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の構成を示す機能ブロック図
【図2】 本発明の一実施例を示すシステム図
【図3】 故障診断ルーチンのフローチャート
【図4】 本発明の他の実施例を示すシステム図
【符号の説明】
1 機関 3 スロットル弁 4 吸気マニホールド 5 燃料噴射弁 6 排気マニホールド 10 コントロールユニット 15 酸素センサ 20 燃料タンク 21 キャニスタ 24 パージ制御弁 25 パージ通路 27 負圧通路 29 電磁弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02M 25/08 301 F02D 45/00 301 F02D 45/00 368

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃料タンクにて発生した蒸発燃料を導いて
    吸着するキャニスタを有し、該キャニスタに吸着した蒸
    発燃料を機関吸気系ヘ供給する蒸発燃料処理装置の故障
    診断装置であって、燃料噴射弁による燃料噴射を一時的に停止させて燃料噴
    射時及び燃料噴射停止時における機関回転数をそれぞれ
    検出し、これらの回転数を比較することで燃料制御系の
    故障を診断する燃料制御系故障診断手段を備える一方、 該燃料制御系故障診断手段により燃料制御系が正常と診
    断された後に、 機関吸気系への蒸発燃料の供給を強制的
    にオンオフ制御する強制制御手段と、 該強制制御手段による蒸発燃料供給時及び供給停止時に
    おける空燃比をそれぞれ検出する空燃比検出手段と、 該空燃比検出手段により検出された空燃比の差を演算し
    て所定値と比較し、その結果に基づいて蒸発燃料処理装
    置の故障の有無を判定する蒸発燃料処理装置故障判定手
    段と、 を備えることを特徴とする蒸発燃料処理装置の故障診断
    装置。
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