JP4123970B2

JP4123970B2 - 蒸発燃料処理装置のリーク診断装置

Info

Publication number: JP4123970B2
Application number: JP2003044845A
Authority: JP
Inventors: 豊菖蒲
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2023-02-21
Also published as: JP2004251251A

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。
【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、特許文献１に記載の装置が知られている。
これは、新気導入口を開閉する新気導入口開閉弁を設け、パージ制御弁を開弁すると共に新気導入口開閉弁を閉弁して、パージラインに所定の負圧を導入後、パージ制御弁及び新気導入口開閉弁を共に閉弁して、負圧密閉状態のパージラインの第１の圧力変化率を計測する。また、パージ制御弁を閉弁すると共に新気導入口開閉弁を開弁して、パージラインを大気に開放した後、パージ制御弁及び新気導入口開閉弁を共に閉弁して、大気密閉状態のパージラインの第２の圧力変化率を計測する。そして、第１の圧力変化率と第２の圧力変化率との差を所定値と比較して、所定値以上の場合にリーク有りと判定する。
【０００５】
第１の圧力変化率（負圧密閉状態からの圧力変化率）は、パージラインのリーク孔径が大きくなるほど大きくなるが、蒸発燃料の発生量が大きいときも大きくなる。そこで、蒸発燃料の発生量のみに依存する第２の圧力変化率（大気密閉状態からの圧力変化率）を求め、第１の圧力変化率から第２の圧力変化率を減算補正することで、リーク孔径にのみ依存する圧力変化率を求め、これによってリークの有無を判定するのである。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−２５６２１５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のリーク診断装置においては、圧力変化率として、一定時間内における圧力変化量を検出しており、圧力変化量が大きい場合にも、一定時間経過するまで待つため、診断に時間がかかるという問題点があった。
【０００８】
そこで、診断時間を短縮するため、圧力変化量が所定の閾値に達した場合に、その時点までの圧力変化率を計測することで、診断時間を短くすることが考えられるが、燃料温度が高く、蒸発燃料発生分（燃料気化分）が圧力変化の大部分を占めるような場合に、圧力変化量の閾値に基づき、一様に診断時間を短くしてしまうと、診断時間が短くなる分、診断精度が悪化するという問題点があった。
【０００９】
これは、蒸発燃料発生分の補正を行っているとは言え、負圧密閉状態と大気密閉状態とでは負圧密閉状態の方が蒸発燃料の発生量が多く、また、負圧が大きいときほど蒸発燃料の発生量が多くなるので、燃料温度が高い場合に、負圧が高いうちに診断を打ち切ると、補正しきれずに、診断精度の悪化を招くのである。
【００１０】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、診断時間短縮と診断精度向上との両立を図ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明では、パージ制御弁を開弁すると共に新気導入口開閉弁を閉弁して、パージラインに所定の負圧を導入後、パージ制御弁及び新気導入口開閉弁を共に閉弁して、負圧密閉状態のパージラインの第１の圧力変化率を、圧力変化量が所定の閾値に達するまでの診断時間にて、計測する。この際に、燃料温度に応じて、前記閾値を変更する。また、パージ制御弁を閉弁すると共に新気導入口開閉弁を開弁して、パージラインを大気に開放した後、パージ制御弁及び新気導入口開閉弁を共に閉弁して、大気密閉状態のパージラインの第２の圧力変化率を計測する。そして、前記第１の圧力変化率と前記第２の圧力変化率との差に基づいてリーク度合を判定する。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によれば、燃料温度に応じて、前記閾値を変更することで、診断時間を変更できるため、燃料温度が低いときに診断時間を短くして診断時間短縮を図り、燃料温度が高いときに診断時間を長くして診断精度向上を図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示すシステム図である。
【００１４】
内燃機関１の吸気系には、上流側から、エアクリーナ２、スロットル弁３、吸気マニホールド４が設けられている。燃料供給は、各気筒毎に設けた燃料噴射弁（図示せず）によりなされる。
【００１５】
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。
【００１６】
キャニスタ７にはまた、新気導入口（大気開放口）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３下流の吸気マニホールド４に接続されている。パージ制御弁１１は、エンジンコントロールユニット（以下ＥＣＵという）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。
【００１７】
従って、内燃機関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、内燃機関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、内燃機関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を通って吸気マニホールド４内に吸入され、この後、内燃機関１の燃焼室内で燃焼処理される。
【００１８】
蒸発燃料処理装置のリーク診断装置の構成要素としては、キャニスタ７の新気導入口９に、これを開閉可能な新気導入口開閉弁１２が設けられる。
ＥＣＵ２０では、所定のリーク診断条件にて、パージ制御弁１１及び新気導入口開閉弁１２の開閉を制御しつつ、リーク診断を行う。このリーク診断のため、ＥＣＵ２０には、圧力センサ２１と燃温センサ２２とからそれぞれ信号が入力されている。
【００１９】
圧力センサ２１は、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の圧力Ｐを検出すべく、キャニスタ７内に臨ませてある。
燃温センサ２２は、燃料温度Ｔｆを検出すべく、燃料タンク５内に臨ませてある。
【００２０】
次に、ＥＣＵ２０による蒸発燃料処理装置のリーク診断について、図２のフローチャートにより、図３のタイムチャートを参照しつつ、説明する。
Ｓ１では、リーク診断が未完了か否かを判定し、未完了の場合にＳ２へ進む。完了している場合は処理を終了する。
【００２１】
Ｓ２では、所定のリーク診断条件が成立しているか否かを判定する。ここで、運転条件や運転履歴から、蒸発燃料のパージを停止することが可能で、スロッシング影響（振動で生じる過剰な気化）が無く、かつ、吸気系に負圧が得られる条件のときに、リーク診断条件が成立するものとする。
【００２２】
リーク診断条件が成立していない場合は、成立するのを待ち、成立した場合に、Ｓ３へ進む。
Ｓ３では、診断開始に先立って、燃温センサ２２により検出される燃料温度Ｔｆを読込み、これに応じて、図４に示すようなテーブルを参照することで、診断時間を決定する圧力変化量の閾値ΔＰevを設定する。ここで、燃料温度Ｔｆが高くなるほど、診断時間が長くなるように、圧力変化量の閾値ΔＰevを大きく設定する。尚、連続的に変化させて設定する他、低温ど高温との２段階など、複数段に設定するようにしてもよい。
【００２３】
Ｓ４では、パージ制御弁１１を開弁（ＯＰＥＮ）すると共に、新気導入口開閉弁１２を閉弁（ＣＬＯＳＥ）する（図３のＡ点）。これにより、パージラインに負圧を導入する。
【００２４】
Ｓ５では、圧力センサ２１により検出されるパージラインの圧力Ｐを読込み、この圧力Ｐが所定の負圧（診断開始負圧）Ｐｓに達したか否かを判定し、達した段階でＳ６へ進む。
【００２５】
Ｓ６では、診断を開始するため、パージ制御弁１１を閉弁（ＣＬＯＳＥ）すると共に、新気導入口開閉弁１２を閉弁（ＣＬＯＳＥ）する（図３のＢ点）。これにより、パージラインは負圧密閉状態となる。この後、パージラインのリーク度合（リーク孔径）と、蒸発燃料の発生量とに応じて、次第に、圧力が上昇していく。
【００２６】
Ｓ７では、診断開始と同時に、診断時間タイマをスタートさせる。
Ｓ８では、診断中の処理として、圧力センサ２１により検出されるパージラインの圧力Ｐを読込む。
【００２７】
Ｓ９では、診断開始時からの圧力変化量Ｐ−Ｐｓを求め、これが閾値ΔＰevに達したか否かを判定する。未達の場合は、Ｓ１０へ進む。
Ｓ１０では、診断時間タイマにより計測される診断時間が予め定めた診断時間上限値Ｔmax に達したか否かを判定する。未達の場合は、Ｓ８へ戻る。
【００２８】
診断中は、Ｓ８〜Ｓ１０を繰り返し実行し、診断開始時からの圧力変化量Ｐ−Ｐｓが閾値ΔＰevに達したとき（図３のＣ）、又は、診断時間が上限値Ｔmax に達したとき（図３のＦ）に、Ｓ９又はＳ１０から、Ｓ１１へ進む。
【００２９】
Ｓ１１では、このときの診断時間（診断時間タイマの値）を、診断時間Ｔ１として記憶する。
Ｓ１２では、このときの圧力変化量Ｐ−Ｐｓを診断時間Ｔ１により除算して、第１の圧力変化率ΔＰ１＝（Ｐ−Ｐｓ）／Ｔ１を求める。これは、リーク度合及び蒸発燃料発生量に応じた値となる。
【００３０】
Ｓ１３では、パージ制御弁１１を閉弁（ＣＬＯＳＥ）すると共に、新気導入口開閉弁１２を開弁（ＯＰＥＮ）する（図３のＣ又はＦ点）。これにより、パージラインを大気に開放する。
【００３１】
Ｓ１４では、圧力センサ２１により検出されるパージラインの圧力Ｐを読込み、この圧力Ｐが大気圧Ｐａに達したか否かを判定し、達した段階でＳ１５へ進む。
【００３２】
Ｓ１５では、補正用の診断を開始するため、パージ制御弁１１を閉弁（ＣＬＯＳＥ）すると共に、新気導入口開閉弁１２を閉弁（ＣＬＯＳＥ）する（図３のＤ又はＧ点）。これにより、パージラインは大気密閉状態となる。この後、蒸発燃料の発生量に応じて、次第に、圧力が上昇していく。
【００３３】
Ｓ１６では、補正用の診断開始と同時に、診断時間タイマをスタートさせる。
Ｓ１７では、補正用の診断中の処理として、圧力センサ２１により検出されるパージラインの圧力Ｐを読込む。
【００３４】
Ｓ１８では、診断時間タイマにより計測される診断時間が最初の診断時間と同じ長さの診断時間Ｔ１に達したか否かを判定する。未達の場合は、Ｓ１７へ戻る。
【００３５】
診断中は、Ｓ１７〜Ｓ１８を繰り返し実行し、診断時間がＴ１に達したとき（図３のＥ又はＨ点）に、Ｓ１８から、Ｓ１９へ進む。
Ｓ１９では、このときの圧力変化量Ｐ−Ｐａを診断時間Ｔ１により除算して、第２の圧力変化率ΔＰ２＝（Ｐ−Ｐａ）／Ｔ１を求める。これは、蒸発燃料発生量のみに応じた値となる。
【００３６】
Ｓ２０では、第１の圧力変化率ΔＰ１から第２の圧力変化率ΔＰ２を減算することで、リーク度合（リーク孔径）にのみ依存する圧力変化率、すなわちリークレベルＬＶ＝ΔＰ１−ΔＰ２を求める。
【００３７】
Ｓ２１では、リークレベルＬＶを所定値と比較することで、リークの有無を判定する。すなわち、リークレベルＬＶが所定値以上のときにリーク有りと判定し、所定値未満のときにリーク無しと判定する。
【００３８】
尚、フローでは省略したが、診断終了後は、パージ制御弁１１をパージ要求の有無により開弁又は閉弁する一方、新気導入口開閉弁１２は開弁させる。
次に作用効果について説明する。
【００３９】
図５は燃料温度が低い場合（リーク有り）であり、（ａ）は圧力変化量の閾値を大きく設定した上、燃料温度が低いがために結果的に診断時間が長くなった場合、（ｂ）は閾値ΔＰevを小さく設定して（リークのため）結果的に診断時間が短くなった場合である。
【００４０】
図中ｅ１は実際の蒸発燃料発生分による圧力上昇、ｅ２は大気密閉状態で学習した蒸発燃料発生分による圧力上昇であり、燃料温度が低い場合は、蒸発燃料の発生量が少ないので、（ａ）と（ｂ）とで大きな差はなく、（ｂ）のように結果的に診断時間が短くなっても、診断精度への影響はない。
【００４１】
図６は燃料温度が高い場合（リーク無し）であり、（ａ）は圧力変化量の閾値を大きく設定して結果的に診断時間が長くなった場合、（ｂ）は閾値ΔＰevを小さく設定して燃料温度が高いがために結果的に診断時間が短くなった場合である。
【００４２】
図中ｅ１は実際の蒸発燃料発生分による圧力上昇、ｅ２は大気密閉状態で学習した蒸発燃料発生分による圧力上昇であり、燃料温度が高い場合は、蒸発燃料の発生量が多いので、（ａ）に比べて、（比較的負圧が大きな所で計測が打ち切られる）（ｂ）で大きな誤差を生じてしまう。よって、（ａ）のように圧力変化量の閾値ΔＰevを大きく設定して、燃料温度が高くとも結果的に診断時間が長くなるようにすることで、診断精度の悪化を防止することが望ましい。
【００４３】
すなわち、図７に燃料温度が高いとき（リークなし）と低いとき（リークあり）とに分けて、閾値を設けたことによる結果的な診断時間と診断誤差との関係を示すように、燃料温度が低いときは、結果的に診断時間が短くなっても診断誤差はさほど大きくならず、燃料温度が高いときは、結果的に診断時間を長めにしないと、診断誤差を小さくできない。
【００４４】
よって、本発明では、燃料温度に応じて、閾値ΔＰevを最適に設定することで、燃料温度が低いときは、圧力変化量の閾値を小さく設定して診断時間が比較的短くなるようにして、診断時間の短縮を図り、燃料温度が高いときは、圧力変化量の閾値を大きく設定して診断時間が比較的長くなるようにして、診断精度の向上を図るのである。
【００４５】
また、本実施形態によれば、第２の圧力変化率を、第１の圧力変化率の計測のための診断時間と同じ長さの診断時間にて、計測することで、補正精度をより向上させることができる。
【００４６】
また、本実施形態によれば、パージラインの圧力の変化量が所定の閾値に達する前に、予め定めた診断時間上限値に達したときは、当該時間内での圧力変化率を第１の圧力変化率として計測することにより、診断時間が必要以上に長くなるのを防止することができる。
【００４７】
尚、圧力変化率の計測に際しては、診断中に、診断開始時の圧力からの変化量Ｐ−Ｐｓ又はＰ−Ｐａを積算し、これらの積算値Σ（Ｐ−Ｐｓ）又はΣ（Ｐ−Ｐａ）を診断時間Ｔ１で除算することにより、圧力変化率を求めるようにしてもよい。
【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】リーク診断のフローチャート
【図３】リーク診断のタイムチャート
【図４】燃料温度と閾値との関係を示す図
【図５】燃料温度が低い時の説明図
【図６】燃料温度が高い時の説明図
【図７】診断時間と診断誤差との関係を示す図
【符号の説明】
１内燃機関
２エアクリーナ
３スロットル弁
４吸気マニホールド
５燃料タンク
６蒸発燃料導入通路
７キャニスタ
８活性炭
９新気導入口
１０パージ通路
１１パージ制御弁
１２新気導入口開閉弁
２０ＥＣＵ
２１圧力センサ
２２燃温センサ

Claims

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、
前記キャニスタの新気導入口を開閉する新気導入口開閉弁と、
前記パージラインの圧力を検出する圧力検出手段と、
前記パージ制御弁を開弁すると共に前記新気導入口開閉弁を閉弁して、前記パージラインに所定の負圧を導入後、前記パージ制御弁及び前記新気導入口開閉弁を共に閉弁して、負圧密閉状態のパージラインの第１の圧力変化率を、圧力変化量が所定の閾値に達するまでの診断時間にて、計測する第１圧力変化率計測手段と、
前記パージ制御弁を閉弁すると共に前記新気導入口開閉弁を開弁して、前記パージラインを大気に開放した後、前記パージ制御弁及び前記新気導入口開閉弁を共に閉弁して、大気密閉状態のパージラインの第２の圧力変化率を計測する第２圧力変化率計測手段と、
前記第１の圧力変化率と前記第２の圧力変化率との差に基づいてリーク度合を判定するリーク判定手段と、
燃料温度を検出する燃料温度検出手段と、
燃料温度に応じて、前記閾値を変更する閾値変更手段と、
を含んで構成されることを特徴とする蒸発燃料処理装置のリーク診断装置。
前記閾値変更手段は、燃料温度が高くなるほど、前記第１の圧力変化率を計測するための診断時間が長くなるように、前記閾値を大きくする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。
前記第２圧力変化率計測手段は、前記第２の圧力変化率を、前記第１圧力変化率計測手段での診断時間と同じ長さの診断時間にて、計測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。
前記第１圧力変化率計測手段は、前記パージラインの圧力の変化量が所定の閾値に達する前に、予め定めた診断時間上限値に達したときは、当該時間内での圧力変化率を前記第１の圧力変化率として計測することを特徴とする請求項１〜請求項３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。