JP3558555B2 - 蒸発燃料処理装置のリーク診断装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用内燃機関の蒸発燃料処理装置のリーク診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関の蒸発燃料処理装置では、燃料タンクで発生する蒸発燃料をキャニスタに導いて一時的に吸着させ、該キャニスタに吸着された蒸発燃料を新気導入口から導入される新気と共にパージ制御弁を介して内燃機関の吸気系に吸入させることによって、蒸発燃料の外気への放散を防止するようにしている（特開平５−２１５０２０号等参照） 。
【０００３】
ところで、上記装置では、燃料タンクからキャニスタを経てパージ制御弁へ至るパージラインの配管に万一亀裂が生じたり、配管の接合部にシール不良が生じたりすると、蒸発燃料のリークを生じ、本来の放散防止効果を十分に発揮させることができなくなる。
【０００４】
そこで、パージラインからの蒸発燃料のリークの有無を診断するリーク診断装置として、以下の方式が考えられた。
すなわち、機関停止後に、加圧空気供給手段としての電動式エアポンプによって加圧空気を基準口径を有する基準オリフィスを介して大気に開放したときのエアポンプの駆動負荷（ポンプ作動電流値）を検出して判定レベルを設定する一方、エアポンプからキャニスタの新気導入口を介してパージラインに加圧空気を供給したときのエアポンプの駆動負荷（ポンプ作動電流値）をリークレベルとして計測し、このリークレベルを判定レベルと比較して、リークレベルが判定レベルより小さいときに、リーク有りと診断する。
【０００５】
この方式によれば、配管に細かな孔が生じた場合のような小量のリーク発生時でも、高精度に診断することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記方式では、次の（１），（２）のような問題点があった。
（１）燃料タンク内の燃料温度が高く、また燃料中に揮発分が多いなどにより、燃料タンク内の蒸発燃料の発生量が多い場合に、エアポンプによる加圧分に、蒸発燃料による圧力上昇分が上乗せされて、燃料タンク内の圧力が当初考えていた圧力より上がってしまう場合があり、燃料タンクへの過大な負荷を生じ、疲労破壊を含む耐久性の劣化を生じる恐れがある。
【０００７】
（２）燃料タンク等に大穴がある場合、エアポンプによる加圧により蒸発燃料を含む燃料の洩れを生じる可能性がある。また、燃料補給中で燃料タンクのフィラーキャップが開いている場合、エアポンプによる加圧により給油口から蒸発燃料が放散する可能性がある。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、リーク診断時の加圧空気の供給による不具合を解消できるようにすることを目的とする
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、燃料タンクからの蒸発燃料を新気導入口を有するキャニスタに導いて一時的に吸着させ、該キャニスタに吸着された蒸発燃料を新気導入口から導入される新気と共にパージ制御弁を介して内燃機関の吸気系に吸入させる蒸発燃料処理装置において、燃料タンクからキャニスタを経てパージ制御弁に至るパージラインからの蒸発燃料のリークを診断するリーク診断装置であって、機関停止状態にて、前記キャニスタの新気導入口を介して前記パージラインに加圧空気を供給する加圧空気供給手段と、該加圧空気供給手段による加圧空気供給状態を所定時間維持した後の計測タイミングにて、該加圧空気供給手段の駆動負荷をリークレベルとして計測するリークレベル計測手段と、前記リークレベルに基づいてリークの有無を判定するリーク判定手段と、を備えるものであることを前提とする。
【００１０】
ここにおいて、請求項１に係る発明では、前記加圧空気供給手段の駆動負荷が所定範囲内にないときに、前記加圧空気供給手段の作動を中止させる加圧空気供給中止手段を設けたことを特徴とする。
【００１１】
上記（１）の場合は、加圧空気供給手段の駆動負荷が上限側所定値より大となり、上記（２）の場合は、加圧空気供給手段の駆動負荷が下限側所定値より小となるので、駆動負荷が所定範囲内にない場合は、加圧空気の供給を中止させるのである。
【００１２】
請求項２に係る発明では、前記加圧空気供給中止手段における前記所定範囲を規定する上限側所定値及び下限側所定値に対し、前記加圧空気供給手段の駆動負荷が上限側所定値以上のときと、前記加圧空気供給手段の駆動負荷が下限側所定値以下のときとを、区別して、警告する警告手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る発明では、前記加圧空気供給手段からの加圧空気を基準口径を有する基準オリフィスを介して大気に開放したときの前記加圧空気供給手段の駆動負荷を検出して判定レベルを設定する判定レベル設定手段を設け、前記リーク判定手段により、前記リークレベルを前記判定レベルと比較して、リークの有無を判定することを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る発明では、特に請求項３に係る発明の場合に、前記加圧空気供給中止手段における前記所定範囲を、前記判定レベルに基づいて設定することを特徴とする。
【００１５】
請求項５に係る発明では、前記加圧空気供給手段は電動式エアポンプであり、その駆動負荷をポンプ作動電流値より検出することを特徴とする。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、燃料タンク内の蒸発燃料の発生量が多く、加圧空気供給手段による加圧分に、蒸発燃料による圧力上昇分が上乗せされて、燃料タンク内の圧力が当初考えていた圧力より上がってしまうような場合に、加圧空気供給手段の駆動負荷が上限側所定値以上となったことを検出して、加圧空気供給手段の作動を中止させ、燃料タンクへの過大な負荷による疲労破壊を含む耐久性の劣化を回避することができる。
【００１７】
また、燃料タンク等に大穴がある場合、加圧空気供給手段による加圧により蒸発燃料を含む燃料の洩れを生じる可能性があり、また、燃料補給中で燃料タンクのフィラーキャップが開いている場合、加圧により給油口から蒸発燃料が放散する可能性があるが、これらの場合に、加圧空気供給手段の駆動負荷が下限側所定値以下であることを検出して、加圧空気供給手段の作動を中止させ、燃料洩れを防止することができる。
【００１８】
請求項２に係る発明によれば、加圧空気供給手段の駆動負荷が上限側所定値以上のときと、下限側所定値以下のときとを、区別して、それぞれタンク内圧上昇と燃料洩れとを警告することができる。
【００１９】
請求項３に係る発明によれば、加圧空気供給手段からの加圧空気を基準口径を有する基準オリフィスを介して大気に開放したときの加圧空気供給手段の駆動負荷を検出して判定レベルを設定することで、リーク診断の精度を向上させることができる。
【００２０】
請求項４に係る発明によれば、加圧空気供給中止手段における前記所定範囲を、前記判定レベルに基づいて設定することで、加圧の是非の判定をより的確なものとすることができる。
【００２１】
請求項５に係る発明によれば、加圧空気供給手段として電動式エアポンプを用い、その駆動負荷をポンプ作動電流値より検出することで、圧力センサ等の追加なく、リーク診断並びに加圧の是非の判定を簡単かつ的確なものとすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態を示すシステム図である。
【００２３】
内燃機関１の吸気系には、スロットル弁２が設けられていて、これにより吸入空気量が制御される。また、スロットル弁２下流の吸気管３のマニホールド部には各気筒毎に電磁式の燃料噴射弁４が設けられている。燃料噴射弁４は、コントロールユニット２０から機関回転に同期して出力される駆動パルス信号により開弁して、燃料噴射を行い、噴射された燃料は機関１の燃焼室内で燃焼する。
【００２４】
蒸発燃料処理装置としては、燃料タンク５にて発生する蒸発燃料を蒸発燃料導入通路６により導いて一時的に吸着するキャニスタ７が設けられている。キャニスタ７は、容器内に活性炭などの吸着材８を充填したものである。
【００２５】
キャニスタ７にはまた、新気導入口９が形成されると共に、パージ通路１０が導出されている。パージ通路１０は、パージ制御弁１１を介して、スロットル弁２下流の吸気管３に接続されている。パージ制御弁１１は、コントロールユニット２０から出力される信号により開弁するようになっている。
【００２６】
従って、機関１の停止中などに燃料タンク５にて発生した蒸発燃料は、蒸発燃料導入通路６によりキャニスタ７に導かれて、ここに吸着される。そして、機関１が始動されて、所定のパージ許可条件が成立すると、パージ制御弁１１が開き、機関１の吸入負圧がキャニスタ７に作用する結果、新気導入口９から導入される新気によってキャニスタ７に吸着されていた蒸発燃料が脱離され、この脱離した蒸発燃料を含むパージガスがパージ通路１０を通って吸気管３内に吸入され、この後、機関１の燃焼室内で燃焼処理される。
【００２７】
蒸発燃料処理装置のリーク診断装置としては、キャニスタ７の新気導入口９側に、以下の装置が設けられる。
大気開放口１２が設けられると共に、加圧空気供給手段としての電動式エアポンプ１３が設けられる。そして、キャニスタ７の新気導入口９を、大気開放口１２と、エアポンプ１３の吐出口１３ａとに選択的に接続する電磁式の切換弁１４が設けられる。また、エアポンプ１３の吐出口１３ａから切換弁１４をバイパスしてキャニスタ７の新気導入口９に至るバイパス通路１５が設けられ、このバイパス通路１５には基準口径（例えば０．５ｍｍ）を有する基準オリフィス１６が設けられる。大気開放口１２とエアポンプ１３の吸入口１３ｂとには、エアフィルタ１７が設けられる。
【００２８】
尚、切換弁１４はＯＦＦ状態で大気開放口１２側、ＯＮ状態でエアポンプ１３側に切換えられるようになっており、通常はＯＦＦで大気開放口１２側に切換えられ、キャニスタ７の新気導入口９を大気開放口１２に連通させている。
【００２９】
コントロールユニット２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェイス等を含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各種センサから信号が入力されている。
【００３０】
前記各種センサとしては、機関１の回転に同期してクランク角信号を出力しこれにより機関回転数を検出可能なクランク角センサ２１、吸入空気量を計測するエアフローメータ２２、車速を検出する車速センサ２３、燃料タンク内５の燃料温度を検出する燃温センサ２４、燃料タンク５内の燃料残量を検出するタンク残量センサ２５などが設けられ、更に、エアポンプ１３の駆動負荷（ポンプ作動電流値）検出手段としてエアポンプ１３の作動電流値を検出する電流センサ２６が設けられている。
【００３１】
ここにおいて、コントロールユニット２０は、機関運転条件に基づいて燃料噴射弁４の作動を制御し、また、機関運転条件に基づいてパージ制御弁１１の作動を制御する。更に、機関停止後に、リーク診断装置をなすエアポンプ１３及び切換弁１４の作動を制御して、蒸発燃料処理装置のリーク診断を行う。
【００３２】
かかる蒸発燃料処理装置のリーク診断のため、コントロールユニット２０には、図２に示すように、判定レベル設定手段、リークレベル計測手段、リーク判定手段の他、加圧空気供給停止手段及び警告手段としての機能がソフトウエア的に備えられる。
【００３３】
次に、コントロールユニット２０による蒸発燃料処理装置のリーク診断について、図３のフローチャートによって説明する。尚、本フローはエンジンキースイッチのＯＮ→ＯＦＦ後に起動される。
【００３４】
ステップ１（図にはＳ１と記す。以下同様）では、所定の診断実行条件、具体的には、次の（１）〜（５）の条件が全て成立しているか否かを判定する。
（１）機関回転数≦所定値
（２）車速≦所定値
（３）パージ制御弁１１について、別途実行される故障診断ルーチンにおいて、故障が無いと診断されている
（４）燃温≦所定値
（５）下限側所定値≦タンク残量≦上限側所定値。
【００３５】
診断実行条件が成立していると判定されたときはステップ２へ進む。
ステップ２では、パージライン雰囲気の初期化を行う。具体的には、パージ制御弁１１を開弁し、切換弁１４をＯＦＦにして大気開放口１２側に切換え、エアポンプ１３をＯＮにする。そして、この状態を所定時間維持する。
【００３６】
このとき、図５に示すように、エアポンプ１３によって吸入吐出された空気がバイパス通路１５を通って、キャニスタ７の新気導入口９からキャニスタ７内を通り、パージ通路１０のパージ制御弁１１を経て吸気管３内に流出する。また、一部の空気は、バイパス通路１５を通った後、切換弁１４を逆流して大気開放口１２より大気中に放出される。
【００３７】
この結果、パージ通路１０内の残圧（負圧） 及び残留ガスが除去される。
次にステップ３では、リーク診断用の判定レベル設定を行う。具体的には、パージ制御弁１１を閉弁し、切換弁１４をＯＦＦにして大気開放口１２側に切換え、エアポンプ１３をＯＮにする。そして、この状態を所定時間維持する。
【００３８】
このとき、図６に示すように、エアポンプ１３によって吸入吐出された空気がバイパス通路１５（基準オリフィス１６）を通った後、切換弁１４を逆流して大気開放口１２より大気中に放出される。
【００３９】
そして、この状態を所定時間維持後のエアポンプ１３の作動電流値を電流センサ２６によって検出し、これを判定レベルＳＬとする。すなわち、エアポンプ１３から圧送される空気を基準口径を有する基準オリフィス１６を介して大気に開放したときのエアポンプ１３の作動電流値を判定レベルＳＬとして設定する。この部分が判定レベル設定手段に相当する。
【００４０】
次にステップ４では、リークレベル計測を行う。具体的には、パージ制御弁１１を閉弁し、切換弁１４をＯＮにしてエアポンプ１３側に切換え、エアポンプ１３をＯＮにする。そして、この状態を所定時間維持する。
【００４１】
このとき、図７に示すように、エアポンプ１３によって吸入吐出された空気が切換弁１４を経てキャニスタ７の新気導入口９からキャニスタ７内を通り、燃料タンク５からキャニスタ７を経てパージ制御弁１１に至るパージライン（６，１０）内に流入する。
【００４２】
そして、この状態を所定時間維持後のエアポンプ１３の作動電流値を電流センサ２６によって計測し、これをリークレベルＡＬとする。すなわち、エアポンプ１３から圧送される空気をパージラインに供給したときのエアポンプ１３の作動電流値をリークレベルＡＬとして計測する。この部分がリークレベル計測手段に相当する。
【００４３】
次にステップ５では、前記ステップ４で計測されたリークレベル（作動電流値）ＡＬを、前記ステップ３で設定された判定レベルＳＬと比較して、蒸発燃料のリーク診断を行う。すなわち、作動電流値が判定レベル以下と判定されたときは、リーク有りと診断し、ステップ６で所定の故障コードをセットした後に、本フローを終了する。作動電流値が判定レベルより大きいと判定されたときは、リーク無しと診断し、そのまま本フローを終了する。
【００４４】
すなわち、エアポンプ１３から圧送される空気が基準口径を有する基準オリフィス１６を流通するのに要するエアポンプ１３の作動電流値に対し、前記リークレベル計測時の作動電流値の方が小さい場合、つまりエアポンプ１３の駆動負荷が減少した場合は、パージライン（６，１０）中に前記基準口径より大きな孔が開口したのと同等の失陥を生じて、判定レベル以上のリークが発生していると診断し、そうでない場合は、リーク無し（正常） と診断するのである。この部分がリーク判定手段に相当する。
【００４５】
以上のように、キャニスタ７の新気導入口９を、大気開放口１２と電動式エアポンプ１３の吐出口１３ａとに選択的に接続する切換弁１４と、エアポンプ１３の吐出口１３ａから切換弁１４をバイパスしてキャニスタ７の新気導入口９に至り、基準口径を有する基準オリフィス１６が介装されたバイパス通路１５と、を備えると共に、エアポンプ１３をＯＮすると共に、切換弁１４を大気開放口１２側に切換えて、エアポンプ１３から圧送される空気をバイパス通路１５の基準オリフィス１６を経由させた後、切換弁１４を経て大気開放口１２より大気に開放した状態で、エアポンプ１３の作動電流値を検出して判定レベルを設定する判定レベル設定手段と、エアポンプ１３をＯＮすると共に、切換弁１４をエアポンプ１３側に切換えて、エアポンプ１３から圧送される空気を切換弁１４を経てキャニスタ７の新気導入口９よりパージライン（６，１０）に供給した状態を所定時間維持した後の計測タイミングにて、エアポンプ１３の作動電流値をリークレベルとして計測するリークレベル計測手段と、前記リークレベルと前記判定レベルとを比較して、リークの有無を判定するリーク判定手段と、を備えることにより、良好なリーク診断が可能となる。
【００４６】
但し、燃料タンク５内の燃料温度が高く、また燃料中に揮発分が多いなどにより、燃料タンク５内の蒸発燃料の発生量が多い場合に、エアポンプ１３による加圧分に、蒸発燃料による圧力上昇分が上乗せされて、燃料タンク５内の圧力が当初考えていた圧力より上がってしまう場合があり、燃料タンク５への過大な負荷を生じ、疲労破壊を含む耐久性の劣化を生じる恐れがある。
【００４７】
また、燃料タンク５等に大穴がある場合、エアポンプ１３による加圧により蒸発燃料を含む燃料の洩れを生じる可能性があり、燃料補給中でフィラーキャップが開いている場合、エアポンプ１３による加圧により給油口からの蒸発燃料が放散する可能性がある。
【００４８】
そこで、前記ステップ４でのリークレベル計測は、図４のフローチャートに従って行い、所定の条件が成立した場合には、エアポンプ１３による加圧（リーク診断）を中止することで、上記の不具合を回避する。
【００４９】
図４のフローによるリークレベル計測について説明する。
ステップ４１では、パージ制御弁１１を閉弁し、切換弁１４をＯＮにしてエアポンプ１３側に切換え、エアポンプ１３をＯＮにする。
【００５０】
ステップ４２では、タイマＴＭをスタートさせる。
ステップ４３では、タイマＴＭの値を所定時間ＴＭ１と比較し、ＴＭ≧ＴＭ１となるまで、待機し、ＴＭ≧ＴＭ１となると、ステップ４４へ進む。
【００５１】
ステップ４４では、エアポンプ１３の作動電流値に対する上限側所定値及び下限側所定値を予め設定して記憶しているデータから読込むか、前記判定レベルＳＬに基づいて設定する。前記判定レベルＳＬに基づいて設定する場合は、前記判定レベルＳＬに所定値を加算して、上限側所定値を設定し、前記判定レベルＳＬから所定値を減算して、下限側所定値を設定する。この部分が所定範囲（上限側所定値及び下限側所定値）設定手段に相当する。
【００５２】
ステップ４５では、エアポンプ１３の作動電流値を電流センサ２６によって検出する。
ステップ４６では、検出したエアポンプ１３の作動電流値を上限側所定値と比較し、作動電流値≧上限側所定値の場合は、ステップ５１へ進み、その旨の警告故障コードをセットした後、ステップ５３で、エアポンプ１３をＯＦＦにして加圧を中止し、また切換弁１４をＯＦＦにして大気開放口１２側に切換え、リーク診断を中止する。
【００５３】
すなわち、燃料タンク５内の蒸発燃料の発生量が多く、エアポンプ１３による加圧分に、蒸発燃料による圧力上昇分が上乗せされて、燃料タンク５内の圧力が当初考えていた圧力より上がってしまうような場合に、エアポンプ１３の作動電流値が上限側所定値以上となったことを検出して、エアポンプ１３の作動を中止させ、燃料タンク５への過大な負荷による疲労破壊を含む耐久性の劣化を回避する一方、警告コードによりタンク内圧上昇を警告するのである。
【００５４】
ステップ４７では、検出したエアポンプ１３の作動電流値を下限側所定値と比較し、作動電流値≦下限側所定値の場合は、ステップ５２へ進み、その旨の警告コードをセットした後、ステップ５３で、エアポンプ１３をＯＦＦにして加圧を中止し、また切換弁１４をＯＦＦにして大気開放口１２側に切換え、リーク診断を中止する。
【００５５】
すなわち、燃料タンク５等に大穴がある場合、エアポンプ１３による加圧により蒸発燃料を含む燃料の洩れを生じる可能性があり、また、燃料補給中で燃料タンク５のフィラーキャップが開いている場合、加圧により給油口から蒸発燃料が放散する可能性があるが、これらの場合に、エアポンプ１３の作動電流値が下限側所定値以下であることを検出して、エアポンプ１３の作動を中止させ、燃料洩れを防止する一方、警告コードにより燃料洩れを警告するのである。
【００５６】
これらステップ４４，４５，４６，４７，５３の部分が加圧空気供給中止手段に相当し、ステップ５１，５２の部分が警告手段に相当する。
ステップ４８では、タイマＴＭの値を所定時間ＴＭ２（＞ＴＭ１）と比較し、ＴＭ≧ＴＭ２となるまで、ステップ４５〜４７を繰り返し、ＴＭ≧ＴＭ２となると、ステップ４９へ進む。
【００５７】
ステップ４９では、このときのエアポンプ１３の作動電流値を電流センサ２６によって計測し、これをリークレベルＡＬとする。
その後、ステップ５０では、エアポンプ１３をＯＦＦにし、また切換弁１４をＯＦＦにて大気開放口１２側に切換え、リークレベル計測を終了する。
【００５８】
以上のようにすることで、図８を参照し、エアポンプ１３による加圧開始から、所定時間ＴＭ２経過後の計測タイミングにて、ポンプ作動電流値をリークレベルＡＬとして計測し、これを判定レベルＳＬと比較して、図示Ａのように、ＡＬ＞ＳＬのときは、リーク無しと診断し、図示Ｂのように、ＡＬ≦ＳＬのときは、リーク有りと診断する。
【００５９】
その一方、エアポンプ１３による加圧開始から、前記所定時間ＴＭ２より短い所定時間ＴＭ１経過後に、ポンプ作動電流値を監視し続け、図示Ｃのように、ポンプ作動電流値が上限側所定値（＞ＳＬ）以上となったときは、タンク内圧上昇の恐れがあるので、エアポンプ１３による加圧を中止し、また、図示Ｄのように、ポンプ作動電流値が下限限側所定値（＜ＳＬ）以下であるときは、燃料洩れの恐れがあるので、エアポンプ１３による加圧を中止するのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すシステム図
【図２】コントロールユニットのリーク診断機能を示すブロック図
【図３】リーク診断のフローチャート
【図４】リークレベル計測ステップの詳細を示すフローチャート
【図５】パージライン雰囲気初期化時の空気の流れを示す図
【図６】判定レベル設定時の空気の流れを示す図
【図７】リークレベル計測時の空気の流れを示す図
【図８】リークレベル計測時のポンプ作動電流値の時間変化を示す図
【符号の説明】
１ 内燃機関
２ スロットル弁
３ 吸気管
４ 燃料噴射弁
５ 燃料タンク
６ 蒸発燃料導入通路
７ キャニスタ
８ 吸着材
９ 新気導入口
１０ パージ通路
１１ パージ制御弁
１２ 大気開放口
１３ エアポンプ
１４ 切換弁
１５ バイパス通路
１６ 基準オリフィス
１７ エアフィルタ
２０ コントロールユニット
２１ クランク角センサ
２２ エアフローメータ
２３ 車速センサ
２４ 燃温センサ
２５ タンク残量センサ
２６ 電流センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用内燃機関の蒸発燃料処理装置のリーク診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関の蒸発燃料処理装置では、燃料タンクで発生する蒸発燃料をキャニスタに導いて一時的に吸着させ、該キャニスタに吸着された蒸発燃料を新気導入口から導入される新気と共にパージ制御弁を介して内燃機関の吸気系に吸入させることによって、蒸発燃料の外気への放散を防止するようにしている（特開平５−２１５０２０号等参照） 。
【０００３】
ところで、上記装置では、燃料タンクからキャニスタを経てパージ制御弁へ至るパージラインの配管に万一亀裂が生じたり、配管の接合部にシール不良が生じたりすると、蒸発燃料のリークを生じ、本来の放散防止効果を十分に発揮させることができなくなる。
【０００４】
そこで、パージラインからの蒸発燃料のリークの有無を診断するリーク診断装置として、以下の方式が考えられた。
すなわち、機関停止後に、加圧空気供給手段としての電動式エアポンプによって加圧空気を基準口径を有する基準オリフィスを介して大気に開放したときのエアポンプの駆動負荷（ポンプ作動電流値）を検出して判定レベルを設定する一方、エアポンプからキャニスタの新気導入口を介してパージラインに加圧空気を供給したときのエアポンプの駆動負荷（ポンプ作動電流値）をリークレベルとして計測し、このリークレベルを判定レベルと比較して、リークレベルが判定レベルより小さいときに、リーク有りと診断する。
【０００５】
この方式によれば、配管に細かな孔が生じた場合のような小量のリーク発生時でも、高精度に診断することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記方式では、次の（１），（２）のような問題点があった。
（１）燃料タンク内の燃料温度が高く、また燃料中に揮発分が多いなどにより、燃料タンク内の蒸発燃料の発生量が多い場合に、エアポンプによる加圧分に、蒸発燃料による圧力上昇分が上乗せされて、燃料タンク内の圧力が当初考えていた圧力より上がってしまう場合があり、燃料タンクへの過大な負荷を生じ、疲労破壊を含む耐久性の劣化を生じる恐れがある。
【０００７】
（２）燃料タンク等に大穴がある場合、エアポンプによる加圧により蒸発燃料を含む燃料の洩れを生じる可能性がある。また、燃料補給中で燃料タンクのフィラーキャップが開いている場合、エアポンプによる加圧により給油口から蒸発燃料が放散する可能性がある。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、リーク診断時の加圧空気の供給による不具合を解消できるようにすることを目的とする
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、燃料タンクからの蒸発燃料を新気導入口を有するキャニスタに導いて一時的に吸着させ、該キャニスタに吸着された蒸発燃料を新気導入口から導入される新気と共にパージ制御弁を介して内燃機関の吸気系に吸入させる蒸発燃料処理装置において、燃料タンクからキャニスタを経てパージ制御弁に至るパージラインからの蒸発燃料のリークを診断するリーク診断装置であって、機関停止状態にて、前記キャニスタの新気導入口を介して前記パージラインに加圧空気を供給する加圧空気供給手段と、該加圧空気供給手段による加圧空気供給状態を所定時間維持した後の計測タイミングにて、該加圧空気供給手段の駆動負荷をリークレベルとして計測するリークレベル計測手段と、前記リークレベルに基づいてリークの有無を判定するリーク判定手段と、を備えるものであることを前提とする。
【００１０】
ここにおいて、請求項１に係る発明では、前記加圧空気供給手段の駆動負荷が所定範囲内にないときに、前記加圧空気供給手段の作動を中止させる加圧空気供給中止手段を設けたことを特徴とする。
【００１１】
上記（１）の場合は、加圧空気供給手段の駆動負荷が上限側所定値より大となり、上記（２）の場合は、加圧空気供給手段の駆動負荷が下限側所定値より小となるので、駆動負荷が所定範囲内にない場合は、加圧空気の供給を中止させるのである。
【００１２】
請求項２に係る発明では、前記加圧空気供給中止手段における前記所定範囲を規定する上限側所定値及び下限側所定値に対し、前記加圧空気供給手段の駆動負荷が上限側所定値以上のときと、前記加圧空気供給手段の駆動負荷が下限側所定値以下のときとを、区別して、警告する警告手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る発明では、前記加圧空気供給手段からの加圧空気を基準口径を有する基準オリフィスを介して大気に開放したときの前記加圧空気供給手段の駆動負荷を検出して判定レベルを設定する判定レベル設定手段を設け、前記リーク判定手段により、前記リークレベルを前記判定レベルと比較して、リークの有無を判定することを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る発明では、特に請求項３に係る発明の場合に、前記加圧空気供給中止手段における前記所定範囲を、前記判定レベルに基づいて設定することを特徴とする。
【００１５】
請求項５に係る発明では、前記加圧空気供給手段は電動式エアポンプであり、その駆動負荷をポンプ作動電流値より検出することを特徴とする。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、燃料タンク内の蒸発燃料の発生量が多く、加圧空気供給手段による加圧分に、蒸発燃料による圧力上昇分が上乗せされて、燃料タンク内の圧力が当初考えていた圧力より上がってしまうような場合に、加圧空気供給手段の駆動負荷が上限側所定値以上となったことを検出して、加圧空気供給手段の作動を中止させ、燃料タンクへの過大な負荷による疲労破壊を含む耐久性の劣化を回避することができる。
【００１７】
また、燃料タンク等に大穴がある場合、加圧空気供給手段による加圧により蒸発燃料を含む燃料の洩れを生じる可能性があり、また、燃料補給中で燃料タンクのフィラーキャップが開いている場合、加圧により給油口から蒸発燃料が放散する可能性があるが、これらの場合に、加圧空気供給手段の駆動負荷が下限側所定値以下であることを検出して、加圧空気供給手段の作動を中止させ、燃料洩れを防止することができる。
【００１８】
請求項２に係る発明によれば、加圧空気供給手段の駆動負荷が上限側所定値以上のときと、下限側所定値以下のときとを、区別して、それぞれタンク内圧上昇と燃料洩れとを警告することができる。
【００１９】
請求項３に係る発明によれば、加圧空気供給手段からの加圧空気を基準口径を有する基準オリフィスを介して大気に開放したときの加圧空気供給手段の駆動負荷を検出して判定レベルを設定することで、リーク診断の精度を向上させることができる。
【００２０】
請求項４に係る発明によれば、加圧空気供給中止手段における前記所定範囲を、前記判定レベルに基づいて設定することで、加圧の是非の判定をより的確なものとすることができる。
【００２１】
請求項５に係る発明によれば、加圧空気供給手段として電動式エアポンプを用い、その駆動負荷をポンプ作動電流値より検出することで、圧力センサ等の追加なく、リーク診断並びに加圧の是非の判定を簡単かつ的確なものとすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態を示すシステム図である。
【００２３】
内燃機関１の吸気系には、スロットル弁２が設けられていて、これにより吸入空気量が制御される。また、スロットル弁２下流の吸気管３のマニホールド部には各気筒毎に電磁式の燃料噴射弁４が設けられている。燃料噴射弁４は、コントロールユニット２０から機関回転に同期して出力される駆動パルス信号により開弁して、燃料噴射を行い、噴射された燃料は機関１の燃焼室内で燃焼する。
【００２４】
蒸発燃料処理装置としては、燃料タンク５にて発生する蒸発燃料を蒸発燃料導入通路６により導いて一時的に吸着するキャニスタ７が設けられている。キャニスタ７は、容器内に活性炭などの吸着材８を充填したものである。
【００２５】
キャニスタ７にはまた、新気導入口９が形成されると共に、パージ通路１０が導出されている。パージ通路１０は、パージ制御弁１１を介して、スロットル弁２下流の吸気管３に接続されている。パージ制御弁１１は、コントロールユニット２０から出力される信号により開弁するようになっている。
【００２６】
従って、機関１の停止中などに燃料タンク５にて発生した蒸発燃料は、蒸発燃料導入通路６によりキャニスタ７に導かれて、ここに吸着される。そして、機関１が始動されて、所定のパージ許可条件が成立すると、パージ制御弁１１が開き、機関１の吸入負圧がキャニスタ７に作用する結果、新気導入口９から導入される新気によってキャニスタ７に吸着されていた蒸発燃料が脱離され、この脱離した蒸発燃料を含むパージガスがパージ通路１０を通って吸気管３内に吸入され、この後、機関１の燃焼室内で燃焼処理される。
【００２７】
蒸発燃料処理装置のリーク診断装置としては、キャニスタ７の新気導入口９側に、以下の装置が設けられる。
大気開放口１２が設けられると共に、加圧空気供給手段としての電動式エアポンプ１３が設けられる。そして、キャニスタ７の新気導入口９を、大気開放口１２と、エアポンプ１３の吐出口１３ａとに選択的に接続する電磁式の切換弁１４が設けられる。また、エアポンプ１３の吐出口１３ａから切換弁１４をバイパスしてキャニスタ７の新気導入口９に至るバイパス通路１５が設けられ、このバイパス通路１５には基準口径（例えば０．５ｍｍ）を有する基準オリフィス１６が設けられる。大気開放口１２とエアポンプ１３の吸入口１３ｂとには、エアフィルタ１７が設けられる。
【００２８】
尚、切換弁１４はＯＦＦ状態で大気開放口１２側、ＯＮ状態でエアポンプ１３側に切換えられるようになっており、通常はＯＦＦで大気開放口１２側に切換えられ、キャニスタ７の新気導入口９を大気開放口１２に連通させている。
【００２９】
コントロールユニット２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェイス等を含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各種センサから信号が入力されている。
【００３０】
前記各種センサとしては、機関１の回転に同期してクランク角信号を出力しこれにより機関回転数を検出可能なクランク角センサ２１、吸入空気量を計測するエアフローメータ２２、車速を検出する車速センサ２３、燃料タンク内５の燃料温度を検出する燃温センサ２４、燃料タンク５内の燃料残量を検出するタンク残量センサ２５などが設けられ、更に、エアポンプ１３の駆動負荷（ポンプ作動電流値）検出手段としてエアポンプ１３の作動電流値を検出する電流センサ２６が設けられている。
【００３１】
ここにおいて、コントロールユニット２０は、機関運転条件に基づいて燃料噴射弁４の作動を制御し、また、機関運転条件に基づいてパージ制御弁１１の作動を制御する。更に、機関停止後に、リーク診断装置をなすエアポンプ１３及び切換弁１４の作動を制御して、蒸発燃料処理装置のリーク診断を行う。
【００３２】
かかる蒸発燃料処理装置のリーク診断のため、コントロールユニット２０には、図２に示すように、判定レベル設定手段、リークレベル計測手段、リーク判定手段の他、加圧空気供給停止手段及び警告手段としての機能がソフトウエア的に備えられる。
【００３３】
次に、コントロールユニット２０による蒸発燃料処理装置のリーク診断について、図３のフローチャートによって説明する。尚、本フローはエンジンキースイッチのＯＮ→ＯＦＦ後に起動される。
【００３４】
ステップ１（図にはＳ１と記す。以下同様）では、所定の診断実行条件、具体的には、次の（１）〜（５）の条件が全て成立しているか否かを判定する。
（１）機関回転数≦所定値
（２）車速≦所定値
（３）パージ制御弁１１について、別途実行される故障診断ルーチンにおいて、故障が無いと診断されている
（４）燃温≦所定値
（５）下限側所定値≦タンク残量≦上限側所定値。
【００３５】
診断実行条件が成立していると判定されたときはステップ２へ進む。
ステップ２では、パージライン雰囲気の初期化を行う。具体的には、パージ制御弁１１を開弁し、切換弁１４をＯＦＦにして大気開放口１２側に切換え、エアポンプ１３をＯＮにする。そして、この状態を所定時間維持する。
【００３６】
このとき、図５に示すように、エアポンプ１３によって吸入吐出された空気がバイパス通路１５を通って、キャニスタ７の新気導入口９からキャニスタ７内を通り、パージ通路１０のパージ制御弁１１を経て吸気管３内に流出する。また、一部の空気は、バイパス通路１５を通った後、切換弁１４を逆流して大気開放口１２より大気中に放出される。
【００３７】
この結果、パージ通路１０内の残圧（負圧） 及び残留ガスが除去される。
次にステップ３では、リーク診断用の判定レベル設定を行う。具体的には、パージ制御弁１１を閉弁し、切換弁１４をＯＦＦにして大気開放口１２側に切換え、エアポンプ１３をＯＮにする。そして、この状態を所定時間維持する。
【００３８】
このとき、図６に示すように、エアポンプ１３によって吸入吐出された空気がバイパス通路１５（基準オリフィス１６）を通った後、切換弁１４を逆流して大気開放口１２より大気中に放出される。
【００３９】
そして、この状態を所定時間維持後のエアポンプ１３の作動電流値を電流センサ２６によって検出し、これを判定レベルＳＬとする。すなわち、エアポンプ１３から圧送される空気を基準口径を有する基準オリフィス１６を介して大気に開放したときのエアポンプ１３の作動電流値を判定レベルＳＬとして設定する。この部分が判定レベル設定手段に相当する。
【００４０】
次にステップ４では、リークレベル計測を行う。具体的には、パージ制御弁１１を閉弁し、切換弁１４をＯＮにしてエアポンプ１３側に切換え、エアポンプ１３をＯＮにする。そして、この状態を所定時間維持する。
【００４１】
このとき、図７に示すように、エアポンプ１３によって吸入吐出された空気が切換弁１４を経てキャニスタ７の新気導入口９からキャニスタ７内を通り、燃料タンク５からキャニスタ７を経てパージ制御弁１１に至るパージライン（６，１０）内に流入する。
【００４２】
そして、この状態を所定時間維持後のエアポンプ１３の作動電流値を電流センサ２６によって計測し、これをリークレベルＡＬとする。すなわち、エアポンプ１３から圧送される空気をパージラインに供給したときのエアポンプ１３の作動電流値をリークレベルＡＬとして計測する。この部分がリークレベル計測手段に相当する。
【００４３】
次にステップ５では、前記ステップ４で計測されたリークレベル（作動電流値）ＡＬを、前記ステップ３で設定された判定レベルＳＬと比較して、蒸発燃料のリーク診断を行う。すなわち、作動電流値が判定レベル以下と判定されたときは、リーク有りと診断し、ステップ６で所定の故障コードをセットした後に、本フローを終了する。作動電流値が判定レベルより大きいと判定されたときは、リーク無しと診断し、そのまま本フローを終了する。
【００４４】
すなわち、エアポンプ１３から圧送される空気が基準口径を有する基準オリフィス１６を流通するのに要するエアポンプ１３の作動電流値に対し、前記リークレベル計測時の作動電流値の方が小さい場合、つまりエアポンプ１３の駆動負荷が減少した場合は、パージライン（６，１０）中に前記基準口径より大きな孔が開口したのと同等の失陥を生じて、判定レベル以上のリークが発生していると診断し、そうでない場合は、リーク無し（正常） と診断するのである。この部分がリーク判定手段に相当する。
【００４５】
以上のように、キャニスタ７の新気導入口９を、大気開放口１２と電動式エアポンプ１３の吐出口１３ａとに選択的に接続する切換弁１４と、エアポンプ１３の吐出口１３ａから切換弁１４をバイパスしてキャニスタ７の新気導入口９に至り、基準口径を有する基準オリフィス１６が介装されたバイパス通路１５と、を備えると共に、エアポンプ１３をＯＮすると共に、切換弁１４を大気開放口１２側に切換えて、エアポンプ１３から圧送される空気をバイパス通路１５の基準オリフィス１６を経由させた後、切換弁１４を経て大気開放口１２より大気に開放した状態で、エアポンプ１３の作動電流値を検出して判定レベルを設定する判定レベル設定手段と、エアポンプ１３をＯＮすると共に、切換弁１４をエアポンプ１３側に切換えて、エアポンプ１３から圧送される空気を切換弁１４を経てキャニスタ７の新気導入口９よりパージライン（６，１０）に供給した状態を所定時間維持した後の計測タイミングにて、エアポンプ１３の作動電流値をリークレベルとして計測するリークレベル計測手段と、前記リークレベルと前記判定レベルとを比較して、リークの有無を判定するリーク判定手段と、を備えることにより、良好なリーク診断が可能となる。
【００４６】
但し、燃料タンク５内の燃料温度が高く、また燃料中に揮発分が多いなどにより、燃料タンク５内の蒸発燃料の発生量が多い場合に、エアポンプ１３による加圧分に、蒸発燃料による圧力上昇分が上乗せされて、燃料タンク５内の圧力が当初考えていた圧力より上がってしまう場合があり、燃料タンク５への過大な負荷を生じ、疲労破壊を含む耐久性の劣化を生じる恐れがある。
【００４７】
また、燃料タンク５等に大穴がある場合、エアポンプ１３による加圧により蒸発燃料を含む燃料の洩れを生じる可能性があり、燃料補給中でフィラーキャップが開いている場合、エアポンプ１３による加圧により給油口からの蒸発燃料が放散する可能性がある。
【００４８】
そこで、前記ステップ４でのリークレベル計測は、図４のフローチャートに従って行い、所定の条件が成立した場合には、エアポンプ１３による加圧（リーク診断）を中止することで、上記の不具合を回避する。
【００４９】
図４のフローによるリークレベル計測について説明する。
ステップ４１では、パージ制御弁１１を閉弁し、切換弁１４をＯＮにしてエアポンプ１３側に切換え、エアポンプ１３をＯＮにする。
【００５０】
ステップ４２では、タイマＴＭをスタートさせる。
ステップ４３では、タイマＴＭの値を所定時間ＴＭ１と比較し、ＴＭ≧ＴＭ１となるまで、待機し、ＴＭ≧ＴＭ１となると、ステップ４４へ進む。
【００５１】
ステップ４４では、エアポンプ１３の作動電流値に対する上限側所定値及び下限側所定値を予め設定して記憶しているデータから読込むか、前記判定レベルＳＬに基づいて設定する。前記判定レベルＳＬに基づいて設定する場合は、前記判定レベルＳＬに所定値を加算して、上限側所定値を設定し、前記判定レベルＳＬから所定値を減算して、下限側所定値を設定する。この部分が所定範囲（上限側所定値及び下限側所定値）設定手段に相当する。
【００５２】
ステップ４５では、エアポンプ１３の作動電流値を電流センサ２６によって検出する。
ステップ４６では、検出したエアポンプ１３の作動電流値を上限側所定値と比較し、作動電流値≧上限側所定値の場合は、ステップ５１へ進み、その旨の警告故障コードをセットした後、ステップ５３で、エアポンプ１３をＯＦＦにして加圧を中止し、また切換弁１４をＯＦＦにして大気開放口１２側に切換え、リーク診断を中止する。
【００５３】
すなわち、燃料タンク５内の蒸発燃料の発生量が多く、エアポンプ１３による加圧分に、蒸発燃料による圧力上昇分が上乗せされて、燃料タンク５内の圧力が当初考えていた圧力より上がってしまうような場合に、エアポンプ１３の作動電流値が上限側所定値以上となったことを検出して、エアポンプ１３の作動を中止させ、燃料タンク５への過大な負荷による疲労破壊を含む耐久性の劣化を回避する一方、警告コードによりタンク内圧上昇を警告するのである。
【００５４】
ステップ４７では、検出したエアポンプ１３の作動電流値を下限側所定値と比較し、作動電流値≦下限側所定値の場合は、ステップ５２へ進み、その旨の警告コードをセットした後、ステップ５３で、エアポンプ１３をＯＦＦにして加圧を中止し、また切換弁１４をＯＦＦにして大気開放口１２側に切換え、リーク診断を中止する。
【００５５】
すなわち、燃料タンク５等に大穴がある場合、エアポンプ１３による加圧により蒸発燃料を含む燃料の洩れを生じる可能性があり、また、燃料補給中で燃料タンク５のフィラーキャップが開いている場合、加圧により給油口から蒸発燃料が放散する可能性があるが、これらの場合に、エアポンプ１３の作動電流値が下限側所定値以下であることを検出して、エアポンプ１３の作動を中止させ、燃料洩れを防止する一方、警告コードにより燃料洩れを警告するのである。
【００５６】
これらステップ４４，４５，４６，４７，５３の部分が加圧空気供給中止手段に相当し、ステップ５１，５２の部分が警告手段に相当する。
ステップ４８では、タイマＴＭの値を所定時間ＴＭ２（＞ＴＭ１）と比較し、ＴＭ≧ＴＭ２となるまで、ステップ４５〜４７を繰り返し、ＴＭ≧ＴＭ２となると、ステップ４９へ進む。
【００５７】
ステップ４９では、このときのエアポンプ１３の作動電流値を電流センサ２６によって計測し、これをリークレベルＡＬとする。
その後、ステップ５０では、エアポンプ１３をＯＦＦにし、また切換弁１４をＯＦＦにて大気開放口１２側に切換え、リークレベル計測を終了する。
【００５８】
以上のようにすることで、図８を参照し、エアポンプ１３による加圧開始から、所定時間ＴＭ２経過後の計測タイミングにて、ポンプ作動電流値をリークレベルＡＬとして計測し、これを判定レベルＳＬと比較して、図示Ａのように、ＡＬ＞ＳＬのときは、リーク無しと診断し、図示Ｂのように、ＡＬ≦ＳＬのときは、リーク有りと診断する。
【００５９】
その一方、エアポンプ１３による加圧開始から、前記所定時間ＴＭ２より短い所定時間ＴＭ１経過後に、ポンプ作動電流値を監視し続け、図示Ｃのように、ポンプ作動電流値が上限側所定値（＞ＳＬ）以上となったときは、タンク内圧上昇の恐れがあるので、エアポンプ１３による加圧を中止し、また、図示Ｄのように、ポンプ作動電流値が下限限側所定値（＜ＳＬ）以下であるときは、燃料洩れの恐れがあるので、エアポンプ１３による加圧を中止するのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すシステム図
【図２】コントロールユニットのリーク診断機能を示すブロック図
【図３】リーク診断のフローチャート
【図４】リークレベル計測ステップの詳細を示すフローチャート
【図５】パージライン雰囲気初期化時の空気の流れを示す図
【図６】判定レベル設定時の空気の流れを示す図
【図７】リークレベル計測時の空気の流れを示す図
【図８】リークレベル計測時のポンプ作動電流値の時間変化を示す図
【符号の説明】
１ 内燃機関
２ スロットル弁
３ 吸気管
４ 燃料噴射弁
５ 燃料タンク
６ 蒸発燃料導入通路
７ キャニスタ
８ 吸着材
９ 新気導入口
１０ パージ通路
１１ パージ制御弁
１２ 大気開放口
１３ エアポンプ
１４ 切換弁
１５ バイパス通路
１６ 基準オリフィス
１７ エアフィルタ
２０ コントロールユニット
２１ クランク角センサ
２２ エアフローメータ
２３ 車速センサ
２４ 燃温センサ
２５ タンク残量センサ
２６ 電流センサ
Claims (5)
- 燃料タンクからの蒸発燃料を新気導入口を有するキャニスタに導いて一時的に吸着させ、該キャニスタに吸着された蒸発燃料を新気導入口から導入される新気と共にパージ制御弁を介して内燃機関の吸気系に吸入させる蒸発燃料処理装置において、燃料タンクからキャニスタを経てパージ制御弁に至るパージラインからの蒸発燃料のリークを診断するリーク診断装置であって、
機関停止状態にて、前記キャニスタの新気導入口を介して前記パージラインに加圧空気を供給する加圧空気供給手段と、該加圧空気供給手段による加圧空気供給状態を所定時間維持した後の計測タイミングにて、該加圧空気供給手段の駆動負荷をリークレベルとして計測するリークレベル計測手段と、前記リークレベルに基づいてリークの有無を判定するリーク判定手段と、を備えるものにおいて、前記加圧空気供給手段の駆動負荷が所定範囲内にないときに、前記加圧空気供給手段の作動を中止させる加圧空気供給中止手段を設けたことを特徴とする蒸発燃料処理装置のリーク診断装置。 - 前記加圧空気供給中止手段における前記所定範囲を規定する上限側所定値及び下限側所定値に対し、前記加圧空気供給手段の駆動負荷が上限側所定値以上のときと、前記加圧空気供給手段の駆動負荷が下限側所定値以下のときとを、区別して、警告する警告手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の蒸発燃料処理装置のリーク診断装置。
- 前記加圧空気供給手段からの加圧空気を基準口径を有する基準オリフィスを介して大気に開放したときの前記加圧空気供給手段の駆動負荷を検出して判定レベルを設定する判定レベル設定手段を設け、前記リーク判定手段により、前記リークレベルを前記判定レベルと比較して、リークの有無を判定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の蒸発燃料処理装置のリーク診断装置。
- 前記加圧空気供給中止手段における前記所定範囲を、前記判定レベルに基づいて設定することを特徴とする請求項３記載の蒸発燃料処理装置のリーク診断装置。
- 前記加圧空気供給手段は電動式エアポンプであり、その駆動負荷をポンプ作動電流値より検出することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の蒸発燃料処理装置のリーク診断装置。
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