JP4175301B2 - エバポパージシステムの故障診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料タンクからの蒸散ガスをベーパ通路を介してキャニスタに吸着させ、このキャニスタに吸着された吸着燃料をパージ通路を介して内燃機関の吸気通路へパージするエバポパージシステムの故障診断装置に関する。

通常、内燃機関には、燃料タンク内で発生した蒸散ガスが大気中に放出されるのを防止するために、燃料タンクからの蒸散ガスをベーパ通路を介してキャニスタに吸着させ、このキャニスタに吸着された吸着燃料をパージ通路を介して内燃機関の吸気通路へパージするエバポパージシステムが装備されている。

このようなエバポパージシステムが装備された内燃機関では、何らかの原因でベーパ通路やパージ通路が損傷すると、その損傷部から蒸散ガスが大気中に放出されてしまうため、ベーパ通路やパージ通路の損傷を検出するための故障診断装置が設けられている。このようなエバポパージシステムの故障診断装置としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。この特許文献１に開示された「エバポパージシステムの故障診断装置」では、燃料タンクを含むエバポ経路を吸気通路の負圧により減圧させ、その後、エバポ経路を閉塞して復圧させ、このときの圧力変化に基づいてエバポ経路の損傷（蒸散ガスのリーク）を検出するようにしている。

ところが、このようなエバポパージシステムの故障診断装置では、車両の運転状態により燃料タンク内の燃料がスロッシング(sloshing)してしまい、このときに燃料からの蒸散ガス量が増加してエバポパージシステムの故障を誤診断してしまう虞がある。即ち、スロッシングによって燃料からの蒸散ガス量が増加すると、エバポ経路を減圧させた後に閉塞して復圧させたときにその復圧が早期に大きくなり、エバポ経路が損傷（蒸散ガスのリーク）していないのにも拘らず、損傷と判定してエバポ経路が故障していると診断してしまう。そこで、前述した従来のエバポパージシステムの故障診断装置は、燃料タンク内のスロッシングの発生を検出し、このスロッシング発生時には故障判定を中断させるようにしている。

特開平０６−１５９１５７号公報

上述した従来の「エバポパージシステムの故障診断装置」にあっては、スロッシング発生時には故障判定を中断させるようにしており、エバポパージシステムの故障を誤診断してしまうことはない。ところが、車両の走行中には燃料タンクが揺れるため、多少なりともスロッシングは発生している。そのため、この装置では、スロッシング発生時に故障判定を中断させており、エバポパージシステムの故障診断を実施する機会が制限され、十分な故障診断を行うことができないという問題がある。

本発明はこのような問題を解決するものであって、スロッシングによる故障の誤判定を防止し、どのような運転状態であっても確実に故障判定を行うことができるエバポパージシステムの故障診断装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係るエバポパージシステムの故障診断装置は、燃料タンクからの蒸散ガスをベーパ通路を介してキャニスタに吸着させ、該キャニスタに吸着された吸着燃料をパージ通路を介して内燃機関の吸気通路へパージするエバポパージシステムにおいて、
前記燃料タンクを含むエバポ経路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記キャニスタの大気開放口に設けられた第１弁を閉弁して前記エバポ経路内を前記吸気通路内で生じる負圧により減圧させる減圧手段と、
該減圧手段の作動後に前記パージ通路に設けられた第２弁を閉弁して前記エバポ経路内を復圧する復圧手段と、
前記エバポ経路内を蒸散ガスで満たすために前記減圧手段及び前記復圧手段を複数回作動させたことを条件としてスロッシングが発生する運転状態であっても前記圧力検出手段の出力に基づく前記エバポパージシステムの故障診断が許可される故障判定手段と、
を具えると共に、
前記燃料タンク内の燃料残量を検知する残量検知手段と、
該残量検知手段の出力に基づいて前記減圧手段及び前記復圧手段の作動回数を設定する設定手段と、
を設けたことを特徴とする。

また、燃料タンクからの蒸散ガスをベーパ通路を介してキャニスタに吸着させ、該キャニスタに吸着された吸着燃料をパージ通路を介して内燃機関の吸気通路へパージするエバポパージシステムにおいて、
前記燃料タンクを含むエバポ経路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記キャニスタの大気開放口に設けられた第１弁を閉弁して前記エバポ経路内を前記吸気通路内で生じる負圧により減圧させる減圧手段と、
該減圧手段の作動後に前記パージ通路に設けられた第２弁を閉弁して前記エバポ経路内を復圧する復圧手段と、
スロッシングによって前記エバポパージシステムが誤診断されるのを防止するために前記減圧手段及び前記復圧手段を複数回作動させたことを条件としてスロッシングが発生する運転状態であっても前記圧力検出手段の出力に基づく前記エバポパージシステムの故障診断が許可される故障判定手段と、
を具えると共に、
前記燃料タンク内の燃料残量を検知する残量検知手段と、
該残量検知手段の出力に基づいて前記減圧手段及び前記復圧手段の作動回数を設定する設定手段と、
を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、エバポ経路内の減圧と復圧を複数回作動させることで、エバポ経路内の空気が放出されて蒸散ガスで満たされた飽和状態となるため、スロッシングによる圧力変化はほとんどなくなり、この状態で圧力検出手段の出力に基づくエバポパージシステムの故障診断を行うと、正確な故障判定を行うことができる。
また、燃料タンクの燃料残量に応じて蒸散ガスの発生量が異なるため、この燃料残量に基づいて減圧及び復圧の作動回数を設定することで、正確な故障判定を可能とすることができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１に本発明の一実施例に係るエバポパージシステムの故障診断装置の概略構成、図２に同じくエバポパージシステムの故障診断装置による故障診断のフローチャート、図３に同じくエバポパージシステムの故障診断装置による故障診断のタイムチャート、図４に同じく燃料残量に対する圧力変化及び実行回数を表すグラフ、図５に同じく燃料残量に対する処理時間及び実行回数を表すグラフを示す。

エバポパージシステムにおいて、図１に示すように、図示しないエアクリーナは吸気管１１によりサージタンク１２を介してエンジン１３の吸気ポートに連結されており、吸気管１１の中途部にはスロットルバルブ１４が設けられている。燃料タンク１５は排出管（ベーパ通路）１６を介してキャニスタ１７が連結されており、このキャニスタ１７はパージ制御バルブ（第２弁）１８を有する供給管（パージ通路）１９を介して吸気管１１に連結されると共に、ベント制御バルブ（第１弁）２０を有する排出管２１が連結され、この排出管２１の先端部にはフィルタ２２が取付けられている。このキャニスタ１７は燃料タンク１５内で発生した蒸散ガス（ＨＣなどの有害物質）を一時的に貯めておき、エンジン１３が始動したときに負圧により吸気管１１に吸入させるものである。従って、燃料タンク１５、排出管１６、キャニスタ１７、供給管１９、排出管２１によってエバポ経路が構成されることとなる。

また、燃料タンク１５には、燃料残量を検知する残量検知手段としてのレベルセンサ２３と、燃料温度を検出する燃料温度検出手段としての温度センサ２４と、エバポ経路内の圧力を検出する圧力検出手段としての圧力センサ２５とが設けられている。そして、この各センサ２３，２４，２５は電子制御ユニット（ＥＣＵ）２６に接続され、検出結果が出力されるようになっている。更に、ＥＣＵ２６は、エンジン１３の運転状態に応じてパージ制御バルブ１８とベント制御バルブ２０を開閉制御可能となっている。

本実施例のエバポパージシステムの故障診断装置では、ベント制御バルブ２０を閉弁してエバポ経路内を吸気管１１内で生じる負圧により減圧（減圧手段）させた後、パージ制御バルブ１８を閉弁してエバポ経路内を復圧（復圧手段）させ、このときのエバポ経路の圧力変化に基づいてその損傷（蒸散ガスのリーク）を検出（故障判定手段）するが、この場合、減圧及び復圧を複数回行ったことを条件として故障診断を許可している。

ここで、エバポパージシステムの故障診断装置による診断方法について、図２のフローチャート及び図３のタイムチャートに基づいて説明する。

図２に示すように、ステップＳ１において、レベルセンサ２３により検出された燃料残量と、温度センサ２４により検出された燃料温度を読み込み、ステップＳ２にて、故障診断条件が許可された運転状態であるかどうか、つまり、燃料温度が極高温でないか、燃料残量が所定量、例えば、４０％以下でないかを判断する。ここで、燃料温度が極高温でなく、燃料残量が４０％以上であれば、ここから故障診断の処理を開始する。ステップＳ３で、復圧基準値Ｐｔとエバポ経路内での減圧及び復圧の基準実行回数Ｎｔを設定する。この復圧基準値Ｐｔは予め実験により設定されたマップ、例えば、図４に示すような燃料残量に対する圧力変化（復圧）を示すマップに基づいて設定される。なお、図４のグラフ中、括弧内の数字は、エバポ経路内の圧力が燃料タンク１５内の燃料の蒸散により大きく変化しない、即ち、ほぼ飽和状態となり得る実行回数としてある。また、基準実行回数Ｎｔも予め実験により設定されたマップ、例えば、図５に示すような燃料残量に対する実行回数（処理時間）を示すマップに基づいて設定される。このように復圧基準値Ｐｔ及び基準実行回数Ｎｔは燃料残量に応じて変更されるほか、燃料温度に応じても変更されるものである。

そして、ステップＳ４ではパージ制御バルブ１８を閉止し、ステップＳ５ではベント制御バルブ２０を閉止することで、エバポ経路内を大気圧状態から密閉状態とする（図３の領域Ａ〜Ｂ）。続いて、ステップＳ６で実行回数Ｎをリセットしてから、ステップＳ７で実行回数Ｎに１を加算、つまり、Ｎ＝１とし、ステップＳ８でパージ制御バルブ１８を開放する。すると、ステップＳ９にて、エバポ経路（供給管１９）が吸気管１１に連通し、この吸気管１１内で生じる負圧によりエバポ経路が減圧される（図３の領域Ｃ_１）。そして、ステップＳ１０でパージ制御バルブ１８を閉止すると、エバポ経路内が再び密閉状態となって蒸散ガスの発生により復圧していく（図３の領域Ｄ_１）。ステップＳ１１にて、所定時間経過後にエバポ経路内の圧力を圧力センサ２５により検出し、ステップＳ１２で復圧ΔＰと復圧基準値Ｐｔとを比較する。

即ち、エバポ経路に損傷（大気開放部）がなければ、ここでの復圧ΔＰは復圧基準値Ｐｔ以下（図３の領域Ｄ_１で示す実線）になるが、エバポ経路に損傷があれば空気流入により、ここでの復圧ΔＰは復圧基準値Ｐｔよりも大きく（図３の領域Ｄ_１で示す一点鎖線）なり、大気圧に戻っていく。従って、このステップＳ１２で復圧ΔＰが復圧基準値Ｐｔ以下であれば、ステップＳ１３でエバポ経路に損傷がなく正常であると判断し、ステップＳ１６でベント制御バルブ２０を開放して故障診断の処理を終了する。

一方、ステップＳ１２で復圧ΔＰが復圧基準値Ｐｔよりも大きければ、エバポ経路に損傷があるか、あるいはスロッシングが発生したかどちらかであり、ステップＳ１４にて、エバポ経路内の減圧及び復圧の実行回数Ｎが基準実行回数Ｎｔより多いかどうかを判定する。つまり、復圧ΔＰの増加の原因がエバポ経路の損傷かスロッシングかを確認するためには、エバポ経路内での減圧及び復圧を複数回実行してスロッシングが発生しても復圧量に変化が生じない状況を作ればよい。エバポ経路内で減圧及び復圧を複数回実行すると、エバポ経路内の空気が放出されて蒸散ガスで満たされた飽和状態が形成されるため、スロッシングによる圧力変化はほとんどなくなり、この状態でも復圧ΔＰの増加する場合には、エバポ経路に損傷があると判断できる。

そのため、ステップＳ１４にて、実行回数Ｎが基準実行回数Ｎｔを上回るまで、ステップＳ７に戻ってこのステップＳ７〜Ｓ１４（Ｓ１３は除く）の処理を繰り返す。なお、この基準実行回数Ｎｔは燃料温度や燃料残量に基づいて設定されている。

このようにステップＳ７〜Ｓ１４の処理を繰り返すと、エバポ経路に損傷がなければ、前述したように、エバポ経路内が蒸散ガスの飽和状態となって蒸散ガスによる復圧ΔＰが抑制されるため、ステップＳ１２で復圧ΔＰが復圧基準値Ｐｔ以下となり、ステップＳ１３へ移行してここでエバポ経路に損傷がなく正常であると判断される。

一方、ステップＳ７〜Ｓ１４の処理を繰り返しても、エバポ経路に損傷があれば、損傷部（大気開放部）からの空気の流入により復圧ΔＰが復圧基準値Ｐｔを上回るため、ステップＳ１４で、実行回数Ｎが基準実行回数Ｎｔを上回ってしまう。従って、ステップＳ１５でエバポ経路に損傷があるために異常であると判断し、ドライバに対して警告ランプや警告音を発し、ステップＳ１６でベント制御バルブ２０を開放して故障診断の処理を終了する。

このように本実施例のエバポパージシステムの故障診断装置にあっては、エバポ経路内で減圧及び復圧を複数回実行し、エバポ経路内が蒸散ガスで満たされた飽和状態とすることで、スロッシングによる圧力変化はほとんどない状況としてから、復圧ΔＰの大きさを判定することで、エバポ経路の損傷（蒸散ガスのリーク）を適正に検出することができる。

なお、上述した実施例では、ステップＳ２における故障診断の許可条件を燃料残量が４０％以上であることとしたが、この数値に限定されるものではなく、診断処理時間の短縮化を図る場合には、診断条件の燃料残量を、例えば、多く設定してもよい。また、本実施形態の基準実行回数Ｎｔは、燃料残量と燃料温度とに基づいて設定しているが、マップ等の簡素化を図るために燃料残量のみで設定するようにしてもよい。

本発明の一実施例に係るエバポパージシステムの故障診断装置の概略構成図である。 同じくエバポパージシステムの故障診断装置の作動フローチャートである。 同じくエバポパージシステムの故障診断装置の作動のタイムチャートである。 同じく燃料残量に対する圧力変化及び実行回数を表すグラフである。 同じく燃料残量に対する処理時間及び実行回数を表すグラフである。

符号の説明

１１ 吸気管（給気通路）
１３ エンジン
１５ 燃料タンク
１６ 排出管（ベーパ通路）
１７ キャニスタ
１８ パージ制御バルブ（第２弁）
１９ 供給管（パージ通路）
２０ ベント制御バルブ（第１弁）
２１ 排出管
２３ レベルセンサ（残量検知手段）
２４ 温度センサ（燃料温度検出手段）
２５ 圧力センサ（圧力検出手段）
２８ 電子制御ユニット，ＥＣＵ（減圧手段、復圧手段、故障判定手段、設定手段）

Claims (2)

1. 燃料タンクからの蒸散ガスをベーパ通路を介してキャニスタに吸着させ、該キャニスタに吸着された吸着燃料をパージ通路を介して内燃機関の吸気通路へパージするエバポパージシステムにおいて、
   前記燃料タンクを含むエバポ経路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記キャニスタの大気開放口に設けられた第１弁を閉弁して前記エバポ経路内を前記吸気通路内で生じる負圧により減圧させる減圧手段と、
   該減圧手段の作動後に前記パージ通路に設けられた第２弁を閉弁して前記エバポ経路内を復圧する復圧手段と、
   前記エバポ経路内を蒸散ガスで満たすために前記減圧手段及び前記復圧手段を複数回作動させたことを条件としてスロッシングが発生する運転状態であっても前記圧力検出手段の出力に基づく前記エバポパージシステムの故障診断が許可される故障判定手段と、
   を具えると共に、
   前記燃料タンク内の燃料残量を検知する残量検知手段と、
   該残量検知手段の出力に基づいて前記減圧手段及び前記復圧手段の作動回数を設定する設定手段と、
   を設けたことを特徴とするエバポパージシステムの故障診断装置。
2. 燃料タンクからの蒸散ガスをベーパ通路を介してキャニスタに吸着させ、該キャニスタに吸着された吸着燃料をパージ通路を介して内燃機関の吸気通路へパージするエバポパージシステムにおいて、
   前記燃料タンクを含むエバポ経路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記キャニスタの大気開放口に設けられた第１弁を閉弁して前記エバポ経路内を前記吸気通路内で生じる負圧により減圧させる減圧手段と、
   該減圧手段の作動後に前記パージ通路に設けられた第２弁を閉弁して前記エバポ経路内を復圧する復圧手段と、
   スロッシングによって前記エバポパージシステムが誤診断されるのを防止するために前記減圧手段及び前記復圧手段を複数回作動させたことを条件としてスロッシングが発生する運転状態であっても前記圧力検出手段の出力に基づく前記エバポパージシステムの故障診断が許可される故障判定手段と、
   を具えると共に、
   前記燃料タンク内の燃料残量を検知する残量検知手段と、
   該残量検知手段の出力に基づいて前記減圧手段及び前記復圧手段の作動回数を設定する設定手段と、
   を設けたことを特徴とするエバポパージシステムの故障診断装置。

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