JP4049412B2 - タンク通気装置の機能性の検査方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タンクと、接続配管を介してタンクに結合されかつ通気配管を有する吸着フィルタと、弁配管を介して吸着フィルタに結合されているタンク通気弁とを含み、圧力源により容器内に圧力が加えられかつ圧力過程および／または供給された容積流量から漏れの存在が特定される、容器とくにタンク通気装置の機能性の検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
種々の技術分野において、容器はその機能性すなわち気密性に関して検査されなければならない。したがって、たとえば化学工業またはプロセス技術において容器の気密性を検査することが重要である。しかしながらさらに、車両技術においても容器とくにタンク装置の気密性もまた検査されなければならない。
【０００３】
したがって、カリフォルニア環境庁（ＣＡＲＢ）ならびにアメリカ環境庁（環境保護庁、ＥＰＡ）は自動車におけるタンク通気装置の機能性をオンボード手段を用いて検査することを要求している（オンボード診断、ＯＢＤII）。この場合、モデル年１９９６年以降１ｍｍの大きさからの漏れが検出可能でなければならず、モデル年２０００年以降はさらに０．５ｍｍの大きさからの漏れの検出が必要となる。このような漏れはたとえば自動車内に表示されかつメモリ内に記憶されなければならない。
【０００４】
米国特許第５３４９９３５号からタンク通気装置の機能性の検査方法および装置が既知であり、ここでは二次空気ポンプによりタンク通気装置内に過圧を加え、続いて圧力経過を評価することにより漏れの存在が特定される。
【０００５】
この方法およびこの装置においては、二次空気ポンプがすべての車両に備えられていないこと、さらに圧力経過を評価するために圧力センサが必要となり、この圧力センサはタンク通気装置の故障要素を追加させるばかりでなく、このために費用がかかるという欠点がある。
【０００６】
ドイツ特許第１９５０２７７６号からタンク通気装置の機能性の検査装置が既知であり、ここでは流体機械によりタンク通気装置内に過圧が加えられ、供給された容積流量がオリフィスにおける差圧測定により測定され、続いてプログラミング可能なしきい値との比較により漏れが存在するか否かが特定される。
【０００７】
この装置においては、しきい値と比較される絶対容積流量が必要であることが欠点である。流体機械の全体公差たとえば供給容積流量の公差が測定に入り込むので、この絶対容積流量の測定には問題がある。さらに、この装置においてもまた圧力を測定するための圧力センサが必要であり、この圧力センサは全体の方法および装置を複雑にするばかりでなく、費用をかけることにある。
【０００８】
特開平８−３５４５２号からタンク通気装置の機能性の検査方法が既知であり、ここではタンク通気装置に基準漏れが並置され、基準漏れを用いた測定と基準漏れのないときの測定との比較により漏れの存在が特定される。
【０００９】
さらに、米国特許第５３４７９７１号からタンク通気装置の機能性の方法が既知であり、ここでも同様に基準漏れを用いた測定と基準漏れのないときの測定との比較からタンク通気装置の気密性が判定される。
【００１０】
ここに挙げた最後の２つの方法においてもまた、たまたまタンク通気系統内に漏れが存在した場合、タンク通気系統内に存在する漏れは、基準漏れが「並置」された場合においてもまた必ず測定値に現れてくるので、基準漏れとタンク通気装置内に存在する漏れとの間の真の基準測定が可能ではないということに問題がある。したがって、基準漏れは真の基準漏れではなく、むしろ「オフセット漏れ」として考慮されなければならない。この「オフセット漏れ」により、タンク通気装置の機能性の検査における測定精度の不正確さを予期しなければならない。
【００１１】
タンク通気装置の機能性の検査が「真の基準漏れ」を用いて行われる方法が米国特許第５９３０６４５号から既知である。この方法においては、送風機の容積流量が分割され、これにより容積流量は同時に基準漏れとタンク通気装置内とを流れる。両方の配管内に配置された流量計により測定された両方の流れ配管内の流量の比較により、漏れの存在が特定される。
【００１２】
しかしながら、この方法においては、この方法を実行するために比較的費用のかかる２つの流量計が必要であることが欠点である。さらにこの方法においては、吸着フィルタの再生空気はしばしば汚れおよび水噴霧、塩水等を含むので、過圧源が吸着フィルタの再生空気の流れ配管内に配置され、これが過圧源の機能に不利な影響を与えることがあることが欠点である。これは過圧源の寿命に対し不利に働く。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
この種類の容器とくにタンク通気装置の機能性の検査方法を、できるだけ少ない追加装置を用いて容器内の漏れの存在をできるだけ正確に特定し、できるだけ「真の」基準測定を実行可能なように改善することが本発明の課題である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この課題は、冒頭記載のようなタンク通気装置の機能性の検査方法において、本発明により、圧力過程および／または供給された容積流量を決定するために、圧力を加えているときに圧力源の運転特性値が測定され、この結果から漏れの存在が特定されることにより解決される。
【００１５】
圧力を加えているときに圧力源の運転特性値を測定し、これらの運転特性値に基づいて漏れの存在を特定することは、圧力源の運転特性値のみに基づいて漏れの存在が特定されるので、場合により技術的にむずかしさを与え、場合により故障しやすくかつ費用のかかる、圧力計、流量計等のような追加装置が全く必要がないというとくに大きな利点を有している。
【００１６】
純粋に原理的に、比較漏れを用いてあらかじめ圧力源の運転特性値を測定し、メモリに記憶しておき、後の測定において測定された運転特性値をメモリ内に記憶されているこれらの運転特性値と比較し、この結果により漏れの存在を特定することもまた可能であろう。これにより、確かに比較的正確に漏れの存在を特定することが可能である。しかしながら、タンク通気装置または自動車の経年変化、あるいは温度、大気圧等のような測定に影響を与えるその他の値を、このような方法により考慮することは不可能である。
【００１７】
したがって、とくに車両の種々の運転状態、とくに経年的に変化する運転状態をも考慮して、タンク通気装置および基準漏れに交互に圧力が加えられること、および容器に圧力を加えているときならびに基準漏れに圧力を加えているときに圧力源の運転特性値が測定され、相互に比較され、この結果から漏れが特定されること、というとくに有利な方法がとられている。
【００１８】
基準漏れを設けていることは、一方で所定の漏れに対する典型的な比較運転特性値をメモリ内に記憶しておく必要がなく、したがってメモリが必要ないこと、および他方で車両の全体運転状態、温度、経年変化等が考慮される必要がないこと、という大きな利点を有している。
【００１９】
基準漏れの配置に関しては種々の実施態様が考えられる。
【００２０】
とくに上記の意味における「真の」測定を可能にするとくに有利な実施態様は、基準漏れがタンク通気装置に並列にかつ切換可能に配置されているように設計されている。
【００２１】
他の有利な実施態様は、基準漏れが、制御されたタンク通気弁の部分開放によりシミュレートされるように設計されている。これにより、タンク通気装置内に追加の基準漏れ分岐管を設ける必要がなくなる。タンク通気弁を制御して開放することにより、さらに任意の漏れの大きさを形成することが可能なことはとくに有利である。
【００２２】
さらに同様に、本発明による課題は、タンクと、接続配管を介してタンクに結合されかつ通気配管を有する吸着フィルタと、弁配管を介して吸着フィルタに結合されているタンク通気弁とを含み、圧力源により圧力が加えられる容器とくにタンク通気装置の機能性の検査装置により、圧力を加えている間に圧力源の運転特性値を測定しかつ評価するために回路ユニットが設けられていることにより解決される。
【００２３】
漏れが存在するとき圧力源の運転特性値が変化するので、たとえば圧力センサ、流量計等のようなその他の装置を用いることなく回路ユニットにおける圧力源の運転特性値の測定および比較によりとくに簡単に漏れの存在を特定することが可能である。
【００２４】
容器とくにタンク通気装置の機能性を正確に検査するために、たとえば変化する周囲の影響または経年変化に基づいてとくに変化する運転状態を考慮するために、容器に並列に基準漏れが設けられ、前記基準漏れが切換手段により容器に代わって圧力源に結合可能であることはとくに好ましい。
【００２５】
切換手段に関しては、種々の弁の使用が考えられる。切換手段は３／２方弁または４／２方弁であることが好ましい。
【００２６】
他の可能性として、タンク通気装置の場合、タンク通気装置に圧力源により圧力が加えられている間に、タンク通気弁がたとえばサイクル操作により制御されて開放可能であるように設計してもよい。
【００２７】
タンク通気弁を制御して開放することにより任意の基準漏れがシミュレートされ、これによりタンク通気装置内に追加として基準漏れを設ける必要はない。さらにこの場合、３／２方弁または４／２方弁の形の上記の切換手段が必要ではなく、圧力源に通じる配管に平行に配置されている通常の遮断弁に置き換えることが可能である。
【００２８】
圧力源の構成に対しては種々の実施態様が考えられる。有利な実施態様においては、圧力源が電気で操作可能なポンプとして設計されている。
【００２９】
運転特性値として、電流消費量、圧力源の回転速度および／またはポンプにかかっている電圧が測定されかつ評価されることが好ましい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明による方法および装置をタンク通気弁の例で説明する。タンク通気弁の代わりに、その機能性すなわち気密性が検査されるべき任意の容器に使用可能であることは当然である。
【００３１】
図４に示した自動車のタンク系統のタンク通気装置は、タンク１０と、タンク接続配管１２を介してタンク１０に結合されかつ大気に結合された通気配管２２を有する吸着フィルタ（たとえば活性炭フィルタ）２０と、一端が弁配管２４を介して吸着フィルタ２０に結合され、他端が弁配管４２を介して内燃機関の吸気管４０に結合されているタンク通気弁３０とを含む。
【００３２】
蒸発によりタンク１０内に炭化水素が発生し、炭化水素は吸着フィルタ２０内に蓄積する。吸着フィルタ２０を再生するためにタンク通気弁３０が開かれ、したがって吸気管４０内の減圧空気のために大気が吸着フィルタ２０を通過して吸い込まれ、これにより吸着フィルタ２０内に蓄積されている炭化水素は吸気管４０内に吸い込まれかつ（図示されていない）内燃機関に供給される。
【００３３】
タンク通気装置の機能性の検査装置の第１の実施態様が図１に示されている。
【００３４】
図１からわかるように、このような装置はポンプ（圧力源）５０を含み、ポンプ５０が回路ユニット６０と結合されている。ポンプ５０の下流側に４／２方弁の形の切換弁７０が設けられている。切換弁７０の下流側には、一方で通気配管２２を介して吸着フィルタ２０が設けられ、他方で基準漏れ８０が設けられている。一方の切換位置において、通気配管２２および吸着フィルタ２０を介してポンプ５０とタンク通気装置との間に結合が形成され、したがってポンプ５０によりタンク通気装置に圧力を加えることが可能である。一方、切換弁７０の他方の切換位置において、ポンプにより基準漏れ８０に圧力を加えることが可能である。
【００３５】
圧力を加えている間、回路ユニット６０の一部である図１に示した回路により、ポンプ５０を操作するトランジスタのエミッタライン内に存在する測定抵抗Ｒｍにおける電圧をピックアップすることにより、ポンプ５０の電流消費量を測定することができる。電流消費量はポンプ５０の供給容積流量に対する尺度である。
【００３６】
この供給容積流量は、一方でポンプ５０によりタンク通気装置に圧力が加えられたときに求められ、他方でポンプ５０により基準漏れ８０に圧力が加えられたときに求められる。両方の値の比較により、以下に説明するようにタンク通気装置内の漏れの存在を特定することが可能である。
【００３７】
図２に本発明による装置の他の実施態様が示され、この実施態様においては、４／２方弁の切換弁７０の代わりに３／２方弁の切換弁７２が使用され、ここで基準漏れ８０が３／２方弁に並列に配置されていることのみが図１に示した装置と異なっている。
【００３８】
基準漏れ８０の大きさは、それが検出すべき漏れの大きさに正確に対応するように選択されることは当然である。
【００３９】
基準漏れ８０は、図１に示されたように、通路をやや狭くする等により切換弁７０の構成部分であってもよく、この場合、図２に示されたような切換弁７２に対する追加の基準漏れ分岐管は必要ではない。
【００４０】
タンク通気装置の機能性の検査方法を図３に示す流れ図により説明する。ステップ１００においてプログラムがスタートし、ステップ１１０においてモータにスイッチを入れた後、まずステップ１２０においてたとえば約３秒の待ち時間が経過され、この待ち時間の間に定常状態が設定される。次にステップ１３０においてポンプ５０のモータの運転特性値から供給流量ｖｐが求められ、供給流量ｖ０として記憶される。ステップ１１０ないし１３０は所定の漏れ８０における基準測定を示している。
【００４１】
次にステップ１４０においてタンク通気弁３０が閉じられ、切換弁、たとえば図１に示した４／２方弁の切換弁７０または図２に示した３／２方弁の切換弁７２が操作され（ステップ１５０）、これによりタンク通気装置に圧力が加えられることになる。その後、ステップ１６０においてたとえば約２０秒の他の待ち時間が経過され、この待ち時間はポンプ５０によるタンクの加圧および定常状態の達成までに必要な時間である。次にステップ１７０において再びモータの運転特性値からポンプ５０の供給流量ｖｐが求められ、測定供給流量ｖ１として記憶される。
【００４２】
次に手順ステップ１８０においてステップ１３０から求められた基準供給流量ｖ０とステップ１７０から求められた測定供給流量ｖ１との比較が行われ、この場合、基準供給流量ｖ０（ステップ１３０）がタンク通気装置の測定供給流量ｖ１（ステップ１７０）以下であるかが比較される。これが肯定（Ｙｅｓ）の場合、ステップ１９０においてエラーメッセージたとえば漏れメッセージが出力され、ステップ２１０において切換弁がリセットされ、ならびにステップ２２０においてポンプのモータ５０のスイッチが切られる。ステップ１８０が否定（Ｎｏ）の場合、たとえば「装置は気密である」というメッセージが出力され（ステップ２００）、次にステップ２１０において切換弁がリセットされ、かつモータ５０のスイッチが切られる（ステップ２２０）。次にステップ２３０において手順は終了される。
【００４３】
この方法の有利な点は基準漏れ８０を用いた真の基準測定であり、この場合、たとえばポンプにおける電流消費量または回転速度、電圧等のようなポンプの運転特性値を介してポンプ５０の供給流量を求めることにより、追加の圧力センサ、流量計等を必要としない。
【００４４】
（図示されていない）他の実施態様においては、任意の大きさの漏れをシミュレートするために、タンク通気弁３０が制御されて開放可能なように設計されている。この場合には、切換弁、たとえば図１に示した４／２方弁または図２に示した３／２方弁は必要ではなく、圧力源に並列の分岐配管内に遮断弁を設けるだけでよく、この遮断弁は、タンク通気装置の機能性の検査が行われるときにのみ閉じられ、通常の場合には開かれている。
【００４５】
供給流量の測定がいずれの順序で行われるかは問題にならないことを強調しておく。図３に示すようにまず基準測定が行われ、次にタンク通気装置の測定が行われるか、またはその逆が行われるかは測定精度には関係しない。
【００４６】
タンク通気装置の機能性のテストが行われていないときは圧力源は決して吸着フィルタ２０の再生空気の流れ通路内に配置されていないので、再生空気の成分を構成することがある汚れ、水、水蒸気、塩水等がたとえば寿命を縮める等によりポンプ５０に不利な影響を与えることがないこともまた強調しておく。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるタンク通気装置の機能性の検査装置の第１の実施態様の略示図である。
【図２】本発明によるタンク通気装置の機能性の検査装置の第２の実施態様の略示図である。
【図３】本発明による方法の一実施態様の方法手順の流れ図である。
【図４】既知のタンク通気装置の略示図である。
【符号の説明】
１０ タンク（容器）
１２ タンク接続配管
２０ 吸着フィルタ
２２ 通気配管
２４、４２ 弁配管
３０ タンク通気弁
４０ 吸気管
５０ ポンプ（圧力源）
６０ 回路ユニット
７０ 切換弁（４／２方弁）
７２ 切換弁（３／２方弁）
Ｒｍ 測定抵抗
ｖｐ 供給流量
ｖ０ 基準漏れへの供給流量の記憶値
ｖ１ タンク通気装置への供給流量の記憶値

Claims (8)

1. タンクと、接続配管を介してタンクに結合されかつ通気配管を有する吸着フィルタと、弁配管を介して吸着フィルタに結合されているタンク通気弁とを含むタンク通気装置に対して、圧力源により圧力が加えられ、かつ圧力過程および供給された容積流量から、またはそのいずれかから漏れの存在が特定される、タンク通気装置の機能性の検査方法において、
   圧力過程および供給された容積流量、またはそのいずれかを決定するために、圧力を加えているときに圧力源の運転特性値が測定され、この結果から漏れの存在が特定されること、
   タンク通気装置およびこれに並列に挿入された基準漏れ（８０）に交互に圧力が加えられること、および
   タンク通気装置に圧力を加えているときならびに基準漏れ（８０）に圧力を加えているときに圧力源の運転特性値が測定され、相互に比較され、この結果から漏れが特定されること、
   を特徴とするタンク通気装置の機能性の検査方法。
2. 運転特性値として、圧力源の電流消費量、圧力源の回転速度および圧力源にかかっている電圧、またはそれらのいずれかが使用されることを特徴とする請求項１の方法。
3. タンクと、接続配管を介してタンクに結合されかつ通気配管を有する吸着フィルタと、弁配管を介して吸着フィルタに結合されているタンク通気弁とを含むタンク通気装置に対して、圧力源により圧力が加えられるタンク通気装置の機能性の検査装置において、
   圧力を加えている間圧力源の運転特性値を測定しかつ評価するために回路ユニット（６０）が設けられていること、
   タンク通気装置に並列に基準漏れ（８０）が設けられ、基準漏れ（８０）が切換手段によりタンク通気装置に代わって圧力源に結合可能であること、
   を特徴とするタンク通気装置の機能性の検査装置。
4. 切換手段が３／２方弁であることを特徴とする請求項３の装置。
5. 切換手段が４／２方弁であることを特徴とする請求項３の装置。
6. 基準漏れ（８０）が切換手段の一部であることを特徴とする請求項３ないし５のいずれかの装置。
7. 圧力源がポンプ（５０）であることを特徴とする請求項３ないし６のいずれかの装置。
8. 圧力源の供給容積流量を示す運転特性値が、電流消費量、圧力源の回転速度および圧力源にかかっている電圧、またはそれらのいずれかであることを特徴とする請求項３ないし７のいずれかの装置。

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