JP4304826B2 - Abnormality diagnosis device for fuel vapor purge system - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料蒸気パージシステムの異常診断装置に関する。特に、燃料蒸気パージシステムの構成要素(特に他律型の制御弁)に異常があるか否かを診断するための異常診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に揮発性液体燃料のタンクを備えた車輌には、いわゆる燃料蒸気パージシステムが採用されている。代表的なチャコール・キャニスタ方式のパージシステムによれば、燃料タンクで発生する燃料蒸気はキャニスタに一旦捕集され、捕集された燃料蒸気は適宜、エンジンの吸気通路にパージ(放出)される。また、燃料蒸気パージシステムの信頼性を確保するために当該システムには多くの場合、穴あきや裂傷等に起因する漏れを発見するための異常診断装置が組み込まれている。この異常診断装置は例えば、燃料タンク及びそれと連通する領域の内圧を検知するための圧力センサや、燃料タンクとキャニスタとをつなぐ負圧導入用通路(バイパス通路)を開閉する制御弁を備えている。更に、かかる異常診断装置には、前記圧力センサや制御弁等の個々の装置構成要素の異常(動作不良)を発見するための診断プログラムが組み込まれ、パージシステムのいっそうの信頼性確保が図られている。
【0003】
本件特許出願人の一人は、先願(特願2000−59314号)において、前記負圧導入用通路(バイパス通路)に設けられた制御弁の異常診断を、厳格な前提条件の成立を必要とせず比較的頻繁に行うことを可能とする新方式のバルブの異常診断装置を提案している。新方式の診断手法とは、パージシステムに吸引負圧を及ぼすと共に前記制御弁に対し閉弁指令を発した状況下で、キャニスタ内圧の十分な変化に対して燃料タンク内圧の有意な追従が統計的に認められる場合には、燃料タンクとキャニスタとをつなぐ負圧導入用通路(バイパス通路)に介在する前記制御弁が開状態で固着する異常(開固着)を生じていると判定するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本件は、前記新方式の診断手法を採用する異常診断装置の完成度を更に高めるためのいくつかの改良に関するものである。具体的には、次のような観点からの改良を試みた。
【0005】
(1)前記異常診断装置では、キャニスタにはその内圧を直接測定するための圧力センサは設けられておらず、代替措置として、他に入手可能な情報(パージ流量等)に基づいてキャニスタ内圧を推定している。その際、実験等を経て予め用意した、パージ流量と内圧推定値との相関性に関する特性マップを参照してキャニスタ内圧の推定値(模擬キャニスタ内圧)を算出している(尚、前記先願はそこまでの開示にとどまる)。その後の研究では、模擬キャニスタ内圧の算出精度を低下させる要因について様々な検討が加えられた。その結果、パージ流量に基づいて模擬キャニスタ内圧を算出する際に、模擬キャニスタ内圧が実際のキャニスタ内圧を真に反映できるような補正演算の手法を考案した。
【0006】
(2)上記の模擬キャニスタ内圧の算出に関連して、パージ流量と内圧推定値との相関性に関する特性マップの好ましい態様についても究明した。
(3)前記新方式の診断手法では、模擬キャニスタ内圧の十分な変化に対する燃料タンク内圧の有意な追従の程度(相関率)を統計的に把握するための前提として、模擬キャニスタ内圧の変化の回数と、燃料タンク内圧の有意な変化の回数についてそれぞれにカウンタを割り当ててカウントしている。この際、燃料タンク内圧の変化が無い又は非常に小さい場合には、燃料タンク内圧の変化回数計数用カウンタの値をデクリメント(減算)するアルゴリズムが採用されている。しかし、その後の検討で、前記カウンタ値をデクリメントする場合の検討項目(又は事前判定項目)が不足しているために、バルブの異常検出ができなくなったり、あるいは異常を検出できたとしても最終判定までにかなりの時間を要してしまう事態が生ずる可能性が判明した。本件ではその原因を究明し、そのような不都合な事態の発生を防止するための改良を診断手法に施した。換言すれば、診断プログラムのバグを修正したのである。
【0007】
本発明の目的は、上記観点からの改良を加えることで更に完成度を高めた燃料蒸気パージシステムの異常診断装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、燃料タンク、キャニスタ、前記キャニスタに大気を導入する通路、前記キャニスタからエンジン吸気通路へ燃料蒸気をパージするパージ通路、前記キャニスタと燃料タンクとをつなぐバイパス通路及びそのバイパス通路に設けられたバイパス制御弁を備えてなる燃料蒸気パージシステムに組み込まれる異常診断装置であって、前記燃料タンクの内圧を検知するためのタンク内圧検知手段と、前記燃料タンクでの燃料残量を把握するための燃料残量把握手段と、前記キャニスタからエンジン吸気通路への燃料蒸気のパージ流量を把握するためのパージ流量把握手段と、前記タンク内圧検知手段が検知した燃料タンク内圧と、キャニスタ内圧とに基づいて当該燃料蒸気パージシステムの構成要素に異常があるか否かを診断する診断制御手段とを備え、前記診断制御手段は、前記燃料残量把握手段が把握した燃料残量に応じて補正係数を可変設定すると共に、この補正係数と前記パージ流量把握手段が把握したパージ流量とに基づいて前記キャニスタ内圧としての模擬キャニスタ内圧を算出することを特徴とする燃料蒸気パージシステムの異常診断装置をその要旨とする。
【0009】
本発明によれば、燃料タンク内圧とキャニスタ内圧との相互関係に基づいて、燃料蒸気パージシステムの構成要素(例えばバイパス制御弁)に異常があるか否かが診断される。このとき、燃料タンク内圧はタンク内圧検知手段により検知されるが、キャニスタ内圧としては、診断制御手段によって算出される模擬キャニスタ内圧が用いられる。即ち模擬キャニスタ内圧とは、キャニスタからエンジン吸気通路への燃料蒸気のパージ流量と、補正係数とに基づいて算出されるキャニスタ内圧の推定値である。本件は、その補正係数を燃料タンクでの燃料残量に応じて可変設定することにより模擬キャニスタ内圧と真のキャニスタ内圧とのズレを極小化できるとの知見に基づくものである(詳細は発明の実施の形態で説明する)。それ故、キャニスタ内圧の推定値として本件の如き模擬キャニスタ内圧を用いれば、診断制御手段による異常診断の信頼性が向上する。
【0010】
請求項2の発明は、請求項1に記載の燃料蒸気パージシステムの異常診断装置において、前記診断制御手段は、パージ流量と仮キャニスタ内圧との相関関係に関するマップを内部データとして保持しており、そのマップを参照することにより前記パージ流量把握手段が把握したパージ流量から仮キャニスタ内圧を算出し、その算出された仮キャニスタ内圧に前記補正係数を乗算することにより模擬キャニスタ内圧を算出することを特徴とする。
【0011】
これは、模擬キャニスタ内圧の算出手法を最善の実施形態に限定したものである。その技術的意義は、後述する発明の実施の形態の説明で明らかとなる。
請求項3の発明は、請求項1又は2に記載の燃料蒸気パージシステムの異常診断装置において、前記診断制御手段は、キャニスタを含む該パージシステム全体に吸引負圧を及ぼすと共に前記バイパス制御弁に対し閉弁指令を発した状況の下で、模擬キャニスタ内圧の変化に対して燃料タンク内圧の有意な追従が統計的に認められる場合に、前記バイパス制御弁が開状態で固着する異常を生じているものと判定することを特徴とする。
【0012】
これは、バイパス制御弁が診断対象要素である場合の異常診断の原理を明示したものである。キャニスタを含むパージシステム全体に吸引負圧を及ぼすと共にバイパス制御弁に対し閉弁指令を発した状況下において、バイパス制御弁が正常ならば、バイパス制御弁は閉じ燃料タンクとキャニスタとの連通はなく、キャニスタ内圧が変化しても燃料タンク内圧がそれに追従することはない。他方、同じ状況下で、キャニスタ内圧の変化に対して燃料タンク内圧の有意な追従が存在し且つそのことが統計的にも認められる場合には、燃料タンクとキャニスタとの連通が存在すること、つまりバイパス制御弁が開状態で固着していることが認定できる。
【0013】
請求項4の発明は、燃料タンク、キャニスタ、前記キャニスタに大気を導入する通路、前記キャニスタからエンジン吸気通路へ燃料蒸気をパージするパージ通路、前記キャニスタと燃料タンクとをつなぐバイパス通路及びそのバイパス通路に設けられたバイパス制御弁を備えてなる燃料蒸気パージシステムに組み込まれる異常診断装置であって、前記燃料タンクの内圧を検知するためのタンク内圧検知手段と、前記キャニスタからエンジン吸気通路への燃料蒸気のパージ流量を把握するためのパージ流量把握手段と、前記タンク内圧検知手段が検知した燃料タンク内圧と、キャニスタ内圧とに基づいて当該燃料蒸気パージシステムの構成要素に異常があるか否かを診断する診断制御手段とを備え、前記診断制御手段は、仮キャニスタ内圧がパージ流量の二次関数となるように両者が関連付けられたマップ又は式を内部データとして保持しており、そのマップ又は式を用いて前記パージ流量把握手段が把握したパージ流量から仮キャニスタ内圧を算出し、その算出された仮キャニスタ内圧と補正係数とに基づいて前記キャニスタ内圧としての模擬キャニスタ内圧を算出することを特徴とする燃料蒸気パージシステムの異常診断装置をその要旨とする。
【0014】
この構成によれば、診断制御手段が内部データとして保持しているマップ又は式を用いることにより、パージ流量から仮キャニスタ内圧を算出し、更にそこへ補正係数を加味することで模擬キャニスタ内圧を求めることができる。その際、前記マップ又は式では、仮キャニスタ内圧がパージ流量の二次関数となるように両者が関連付けられており、この関連付けは、流体力学における圧力と流速との関係に準じている。従って、仮キャニスタ内圧とパージ流量との関連付けが妥当である範囲は広範囲に及び、マップ又は式から算出される仮キャニスタ内圧から得られた模擬キャニスタ内圧が、真のキャニスタ内圧から大きくズレることはない。故に、こうして求めた模擬キャニスタ内圧を採用すれば、診断制御手段による異常診断の信頼性が向上する。
【0015】
請求項5の発明は、請求項4に記載の燃料蒸気パージシステムの異常診断装置において、前記診断制御手段が内部データとして保持しているマップ又は式は、前記バイパス制御弁の開弁時に当該パージシステムに吸引負圧を及ぼした状態で、そのときのパージ流量と、タンク内圧検知手段が検知するタンク内圧との関係を実測して得たデータに基づいて作成されていることを特徴とする。
【0016】
これは、前記マップの作成方法又は前記式の導出方法を限定したものであり、その技術的意義は後述の発明の実施の形態の説明で明らかとなる。
請求項6の発明は、請求項4又は5に記載の燃料蒸気パージシステムの異常診断装置において、前記診断制御手段は、キャニスタを含む該パージシステム全体に吸引負圧を及ぼすと共に前記バイパス制御弁に対し閉弁指令を発した状況の下で、模擬キャニスタ内圧の変化に対して燃料タンク内圧の有意な追従が統計的に認められる場合に、前記バイパス制御弁が開状態で固着する異常を生じているものと判定することを特徴とする。
【0017】
これは、バイパス制御弁が診断対象要素である場合の異常診断の原理を明示したものであり、その技術的意義は、前記請求項3の場合と同じである。
請求項7の発明は、燃料タンク、キャニスタ、前記キャニスタに大気を導入する通路、前記キャニスタからエンジン吸気通路へ燃料蒸気をパージするパージ通路、前記キャニスタと燃料タンクとをつなぐバイパス通路及びそのバイパス通路に設けられたバイパス制御弁を備えてなる燃料蒸気パージシステムに組み込まれる異常診断装置であって、前記キャニスタの内圧を検知するためのキャニスタ内圧検知手段と、前記燃料タンクの内圧を検知するためのタンク内圧検知手段と、キャニスタ内圧の変化回数をカウントするための第1カウンタと、燃料タンク内圧の変化回数をカウントするための第2カウンタと、前記キャニスタを含む該パージシステム全体に吸引負圧を及ぼすと共に前記バイパス制御弁に対し閉弁指令を発した状況の下で前記二つのカウンタの動作を許容し、前記第2カウンタの値を前記第1カウンタの値で除して得られる相関率が所定の閾値以上となるときに前記バイパス制御弁が開状態で固着する異常を生じているものと判定する診断制御手段とを備えており、前記診断制御手段は、燃料タンク内圧の変化量が第1の所定量以上の場合に第2カウンタをインクリメントし、燃料タンク内圧の変化量が第2の所定量未満であり且つそのときの燃料タンク内圧が前記タンク内圧検知手段の検出下限値よりも大きい場合に第2カウンタをデクリメントし、これらインクリメント条件もデクリメント条件も充足しない場合には第2カウンタ値を維持することを特徴とする燃料蒸気パージシステムの異常診断装置をその要旨とする。
【0018】
この構成によれば、パージシステム全体に吸引負圧を及ぼすと共にバイパス制御弁に対し閉弁指令を発した状況の下で、キャニスタ内圧の変化回数及び燃料タンク内圧の変化回数が監視され、それらが第1及び第2カウンタに記録される。そして、第2カウンタの値を第1カウンタの値で除して得られる相関率が所定の閾値以上となるとき、キャニスタ内圧の変化に対して燃料タンク内圧の有意な追従が統計的に認められるものとみなし、バイパス制御弁が開状態で固着する異常を生じているものと判定する。この際、燃料タンク内圧の変化回数をカウントしている第2カウンタの加減算の仕方が問題となる。本発明では、燃料タンク内圧の変化量が第1の所定量以上となる場合には、キャニスタ内圧の変化に対する燃料タンク内圧の追従を明らかに認定できるとして、第2カウンタをインクリメント(1加算)する。他方、燃料タンク内圧の変化量が第2の所定量未満であり且つそのときの燃料タンク内圧が前記タンク内圧検知手段の検出下限値よりも大きい場合には、キャニスタ内圧の変化に対する燃料タンク内圧の追従を積極的に認定できないとして、第2カウンタをデクリメント(1減算)する。デクリメントする場合には、燃料タンク内圧がタンク内圧検知手段の検出下限値よりも大きいことを付帯条件としている。というのも、タンク内圧検知手段が検知している圧力がその検出下限値に等しい場合には、実際には燃料タンク内圧が前記検出下限値よりも更に低い可能性が高く、その場合には、燃料タンク内圧の変化量が第2の所定量未満であるということがそもそも疑わしい。それ故、キャニスタ内圧の変化に対する燃料タンク内圧の追従を否定することにつながる第2カウンタのデクリメント操作を行う場合には、前記付帯条件を課すこととした。そして、見掛け上燃料タンク内圧の変化量が第2の所定量未満であっても燃料タンク内圧がタンク内圧検知手段の検出下限値に等しい場合には、第2カウンタのデクリメントを禁じている。これにより、バイパス制御弁の異常検出の欠落や遅延が未然防止され、異常診断の信頼性や迅速性が向上する。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下に、車輌用の燃料蒸気パージシステム及びその異常診断装置の具体例を図面を参照して説明する。
【0020】
図1に示すようにエンジン10は、燃焼室11、吸気通路12及び排気通路13を備えている。エンジン10の運転にあたっては燃料タンク30内に備蓄された燃料(例えばガソリン)が燃料ポンプ31によって汲み出され、燃料供給通路を通じてデリバリパイプ12aに送られた後、燃料噴射弁12bによって吸気通路12内に噴射供給される。この吸気通路12の上流には、アクセルペダル(図示略)の踏み込み操作に基づいて吸気通路12の流路面積を可変とするスロットルバルブ12cが設けられている。更にその上流には、吸入空気を浄化するためのエアクリーナ12d及びエンジン10への吸入空気量を検出するためのエアフローメータ12eが設けられている。
【0021】
燃料蒸気パージシステム20は、燃料タンク30から発生する燃料蒸気を捕集するキャニスタ40や、その捕集された燃料蒸気をエンジン10の吸気通路12にパージするパージ通路71を備えている。このパージシステム20にあって、燃料タンク30の天井部分には、タンク内圧検知手段としての圧力センサ32と、ブリーザ制御弁33とが設けられている。圧力センサ32は、燃料タンク30及び同タンク30と連通する領域の圧力を大気圧基準で検出する。大気圧基準とは大気圧相当の圧力をゼロとして検出することをいう。そして、この圧力センサ32の検出下限値Lは−4.0kPa(キロパスカル)=−30mmHgであり、それよりも低い圧力の場合には下限値L(=−4.0kPa)を出力する。ブリーザ制御弁33はダイアフラム式の差圧弁であり、給油時等、燃料タンクの内圧がブリーザ通路34内の圧力より所定圧以上高くなるときに自律的に開弁して燃料蒸気をブリーザ通路34を介してキャニスタ40に逃がす。
【0022】
更に燃料タンク30は、ブリーザ通路34よりも通路内径の小さなベーパ通路35を介してキャニスタ40に連通可能となっている。ベーパ通路35とキャニスタ40との間に設けられたタンク内圧制御弁60は、先のブリーザ制御弁33と同様の機能を有するダイアフラム式差圧弁である。タンク内圧制御弁60内のダイアフラム弁体61は、燃料タンク30内の圧力がキャニスタ40内の圧力より所定圧以上高くなるときのみタンク内圧制御弁60を開弁させる。
【0023】
キャニスタ40は、その内部に吸着材(例えば活性炭)を備え、燃料蒸気を該吸着材に吸着させて一時的に蓄えた後、大気圧よりも低い圧力下におかれることによってこの吸着材に吸着させた燃料蒸気を再離脱させることが可能な構成となっている。以下、本明細書において、大気圧を基準としてそれよりも低い圧力を負圧といい、大気圧を基準としてそれよりも高い圧力を正圧という。キャニスタ40は、ブリーザ通路34及びベーパ通路35を介して燃料タンク30と連通可能である他、パージ通路71を経由して吸気通路12に連通可能であり、更に大気弁70を介して大気導入通路72及び大気排出通路73にも連通している。なお、パージ通路71の途中には電磁弁又はVSV(バキュームスイッチングバルブ)からなるパージ制御弁71aが設けられている。エアクリーナ12dに連通する大気導入通路72の途中には、電磁弁又はVSVからなる大気導入弁72aが設けられている。
【0024】
大気弁70内には、各々が異なる機能を有する二つのダイアフラム弁体74,75が設けられている。第1のダイアフラム弁体74は、その背面側の空間74aがパージ通路71と連通しており、パージ通路71が所定圧以下の負圧状態になると開弁して大気導入通路72からキャニスタ40内への外気の流入を許容する。一方、第2のダイアフラム弁体75は、キャニスタ40内が所定圧以上の正圧に達すると開弁してキャニスタ40から大気排出通路73へ余分な空気を排出させる。
【0025】
キャニスタ40の内部は仕切板41によって、第1吸着材室42と第2吸着材室43とに区画されている。両吸着材室42,43は吸着材(活性炭)で満たされるも、両室はキャニスタ底部において通気性フィルタ44を介して連通している。燃料タンク30は、一方ではベーパ通路35及びタンク内圧制御弁60を介して、他方ではブリーザ制御弁33及びブリーザ通路34を介して第1吸着材室42に連通可能となっている。また、大気導入通路72及び大気排出通路73は大気弁70を介して第2吸着材室43に連通可能となっている。そして、パージ制御弁71aを備えたパージ通路71は、キャニスタ40の第1吸着材室42と、吸気通路12のスロットルバルブ12c下流位置とを連結しており、パージ制御弁71aの開弁動作に応じて第1吸着材室42とスロットルバルブ12c下流位置とを連通する。即ちベーパ通路35やブリーザ通路34から導入された燃料蒸気は、第1吸着材室42に一時的に吸着された後、パージ通路71に運ばれる。又、大気弁70を構成する第2のダイアフラム弁体75が開弁してキャニスタ40内の余分な空気が大気排出通路73から排出される場合でも、キャニスタ40内の気相に残留する燃料蒸気は、第2吸着材室43を通過する際にその内部の吸着材に吸着され、外に漏れることはない。
【0026】
加えて燃料蒸気パージシステム20には、タンク内圧制御弁60(又はべーパ通路35の一端部)とキャニスタの第2吸着材室43とを連絡するように負圧導入用のバイパス通路80が設けられている。このバイパス通路80の途中には、電磁弁又はVSVからなるバイパス制御弁80a(本例で診断対象となるバルブ)が設けられている。このバイパス制御弁80aが開弁するとき、バイパス通路80及びベーパ通路35を介して第2吸着材室43と燃料タンク30が直接連通される。特にパージ制御弁71aが開弁状態にあるときには、パージ通路71の全体が、第1吸着材室42→通気性フィルタ44→第2吸着材室43→バイパス通路80→ベーパ通路35を介して燃料タンク30に連通する。また、ブリーザ通路34内の空間も第1吸着材室42と連通しているため、パージ通路71と同一空間を共有することとなる。このようにパージ制御弁71aの開弁によりキャニスタ40内に負圧が導入されている状態でバイパス制御弁80aを開弁することで互いに連通する燃料蒸気パージシステム20内の共有空間が、同システム20におけるエバポ経路となる。本実施形態にかかる燃料蒸気パージシステムの異常診断装置は、このエバポ経路の漏れの有無を判定することによってその異常の有無を診断する。併せて、バイパス制御弁80aの異常又は動作不良についても診断する。
【0027】
更に、エンジン10及び燃料蒸気パージシステム20は、エンジンの制御系及び診断系としての役割を司る電子制御装置(ECU)50を備えている。図2に示すようにECU50は、マイクロコンピュータ51を中心に構成されている。マイクロコンピュータ51は、エンジン制御やシステム診断に関する各種処理を実行するCPU51a、上記制御や診断に関する各種プログラムを記憶した読出し専用メモリであるROM51b、読出しと書込みが自由な揮発性メモリであるRAM51c及び読込みと書込みが自由で且つバッテリバックアップされることによりエンジン10の停止後も記憶内容が保持される不揮発性メモリであるバックアップRAM51dを備えている。更にマイクロコンピュータ51は、第1のカウンタ52、第2のカウンタ53及び内部タイマ54を内蔵している。但し、CPU51aの内部レジスタにカウンタの役目を担わせる場合には、第1及び第2カウンタ52,53を敢えて設ける必要はない。マイクロコンピュータ51の入力側には、圧力センサ32やエアフローメータ12eのほかに、回転数センサや気筒判別センサ等のエンジン10の運転制御に必要な各種センサが直接的又は間接的に接続されている。マイクロコンピュータ51の出力側には、燃料噴射弁12b、燃料ポンプ31、パージ制御弁71a、大気導入弁72a及びバイパス制御弁80aが、それぞれの駆動回路を介して接続されている。
【0028】
ECU50は、各センサから提供される各種情報に基づき燃料噴射制御や空燃比制御等のエンジン制御を実行する。又、ECU50は、圧力センサ32からの出力信号を認識しつつ、パージ制御弁71a、大気導入弁72a及びバイパス制御弁80aを適宜開閉制御することによってパージシステムの異常診断(即ち上記エバポ経路の漏れ診断)を行うと共に、パージシステムの異常診断の正確性又は信頼性を担保するために、特に前記バイパス制御弁80aの異常診断を実行する。この意味でECU50は「診断制御手段」として位置づけられる。
【0029】
(燃料蒸気パージシステム20による燃料パージの概要)
燃料タンク30内の燃料が蒸気化しその蒸気圧が所定圧以上に達すると、タンク内圧制御弁60が自律開弁して燃料タンク30からキャニスタ40内へ燃料蒸気の流入が許容される。また、例えば燃料給油時のように、燃料蒸気の蒸気圧が燃料タンク30内で急激に高まるような場合には、ブリーザ制御弁33が自律開弁して、燃料タンク30からキャニスタ40内へのより大量の燃料蒸気の流入が許容される。キャニスタ40内に流入した燃料蒸気は、キャニスタ40内の吸着材に一旦吸着される。その後、例えば図3に示すように、エンジン10の冷却水温が所定のパージ開始水温(本実施形態では80℃)に達すると、ECU50からの制御信号に基づき、閉じていたパージ制御弁71aが開弁されると共に大気導入弁72aの開弁状態が維持される。すると、パージ通路71を介して吸気通路12からキャニスタ40内に吸引負圧が導かれると共に、大気導入通路72を通じてエアクリーナ12dからキャニスタ40内に新気が導入される。この負圧及び新気の導入によって吸着材から燃料蒸気が離脱し、パージ通路71を介して吸気通路12にパージされる。
【0030】
(燃料蒸気パージシステム20のエバポ経路の漏れ診断の概要)
エバポ経路の漏れ診断を行うにあたっては、エンジン10の冷却水温がパージ開始水温に達してパージが開始されていること、及び、燃料タンク30のタンク内圧Ptが安定していることが前提条件となる。例えば図3に示すように、圧力センサ32の検出圧力に基づきタンク内圧Ptの所定時間(例えば15秒)の圧力変化量ΔP1が算出され、この圧力変化量ΔP1が所定値以下であることが3回続けて確認されると、タンク内圧Ptが安定していると判定される。この漏れ診断の前提条件が満たされた時点(時刻t0)で、ECU50からの指令により、大気導入弁72aが閉弁されるとともに、パージ制御弁71aが開弁される。これによりキャニスタ40が大気から遮断される結果、キャニスタ40には吸気通路12からパージ通路71を介して負圧が導かれる。加えてバイパス制御弁80aの開弁により、燃料タンク30、キャニスタ40、ブリーザ通路34、ベーパ通路35及びパージ通路71(すなわちエバポ経路内全体)が負圧状態となる。このエバポ経路の内圧は、燃料タンク30の天井にある圧力センサ32によって検知される。
【0031】
エバポ経路全体をある程度減圧(例えば大気圧に対し−2.67kPa=−20mmHgまで減圧)した時刻t1において一旦パージ制御弁71aを閉弁すると、エバポ経路内が負圧状態で密閉される。このときエバポ経路に穴あき等の異常がなければ、燃料タンク30内の燃料が蒸発することにより、エバポ経路の内圧は、経路内に残留する空気及び燃料蒸気の平衡圧に徐々に近づいていく(つまり緩やかに上昇する)はずである。他方、エバポ経路に漏れがある場合には、エバポ経路の内圧は急速に外気圧(大気圧)に近づくことになる。いずれにしても時刻t1以後エバポ経路内圧は上昇するが、漏れの有無によって内圧上昇の度合いが異なる。本実施形態では、エバポ経路内圧(=Pt)が再び所定負圧(−2.00kPa=−15mmHg)に達した時刻t2において、圧力変化度合いとしての圧力変化速度ΔP(−15)(kPa/秒又はmmHg/秒)を測定する。そして、この圧力変化速度ΔP(−15)に基づき、エバポ経路に穴開き等の異常があるか否かを判定する。
【0032】
(燃料蒸気パージシステム20を構成するバルブの異常診断)
前記エバポ経路の漏れ診断が信頼するに足るものとなるためには、システムを構成するバルブ類やセンサ類が正常に動作していることを常に確認しておく必要がある。以下では特に、バイパス通路80に設けられたバイパス制御弁80aの異常又は動作不良を診断する方法について説明する。実際のシステムでは、他のバルブ類やセンサ類についても異常診断が行われるがその説明は割愛する。
【0033】
図4及び図5は、バイパス制御弁80aの異常の有無を診断するためのバルブの異常診断ルーチンの概要を示すフローチャートである。本ルーチンは、ECU50によって所定時間(例えば数十〜数百ミリ秒)毎の定期割込み処理として実行される。尚、この診断処理は特に、バイパス制御弁80aが開状態で固着する異常(開固着)を検知することを目的とする。その事前準備としてこの異常診断ルーチンに入る前に、少なくともパージ制御弁71aが開状態の下、ECU50からバイパス制御弁80aに対し閉弁駆動信号(閉弁指令)が発せられる。
【0034】
前記割込み要求があると、ECU50はまずステップ110において、模擬キャニスタ内圧Pcを算出する。このステップは、キャニスタ40にはその内圧を直接検出する圧力センサが取り付けられていないことから、他に取得可能な情報に基づいてキャニスタ内圧を推定するものである。その推定値が模擬キャニスタ内圧Pcである。そして、図4に示すようにステップ110の処理は、ステップ111〜115の五つの段階に細分される。
【0035】
まずステップ111においてECU50はパージ流量Qpを算出する。「パージ流量」とは、前記燃料パージ動作時にパージ通路71を介して吸気通路12に放出されるガスの流量、つまりは大気導入通路72を介してキャニスタに流入する流入空気量を意味する。パージ流量Qpは、パージ制御弁71aの弁開度とパージ通路71の負圧の程度とが判明すれば、これらに基づき、計算により又は実験もしくはコンピュータシミュレーションにより求めたマップ(マップ形式のデータベース)を参照することにより算出することができる。ここで、パージ制御弁71aはECU50によって開度制御されるため、ECU50はパージ制御弁71aの弁開度に関する情報を内部データとして保持している。他方、パージ通路71の負圧の程度はエンジン負荷と相関性があり、両者の関係は車輌毎に実験等を経て特性マップ化されている。エンジン負荷は、エンジン回転数センサからの回転数データとエアフローメータ12eからの吸入空気量データとに基づいて算出可能である。つまりパージ通路71の負圧の程度も各種センサからのデータに基づいて把握可能であり、ひいてはパージ流量Qpも外部データ及び内部データに基づき算出可能である。この意味で、エンジン回転数センサ及びエアフローメータ12eを含む各種センサ並びにECU50は、「パージ流量把握手段」を構成する。
【0036】
ステップ112においてECU50は仮キャニスタ内圧Pc’を算出する。一般にキャニスタ内圧とパージ流量Qpとの間には、キャニスタの大気弁70の特性に応じた緊密な相関関係があり、両者の関係は車輌毎に実験等を経て特性マップ化することができる。図6のグラフは、その特性マップにおけるQpとPc’との関係を概念的に示している。このグラフに描かれた特性線はQp及びPc’の想定範囲の全てにわたりほぼ二次関数曲線(Pc’=A・Qp2 +B,但しA及びBは任意の数)に沿ったものとした。これは、流体力学の基本定理であるベルヌーイの定理から導かれる法則、「流体密度が一定ならば、圧力は流速の二乗に比例する」に準拠させたものである。かかる二次関数的特性マップは、ECU50により内部データとして保持されており、これを参照することにより、パージ流量Qpが想定可変範囲内でどのような値をとろうとも、Qp値から適切な仮キャニスタ内圧Pc’を算出することができる。尚、仮キャニスタ内圧Pc’が「仮」のものに過ぎない理由は、後ほどの説明で明らかとなる。また、前記二次関数曲線式中の2次項係数A及び0次項係数Bをそれぞれ特定の値に固定すれば、あえてマップ形式データを準備せずとも、前記式に従いQpの値からPc’を直接計算で求めることもできる。
【0037】
ステップ113においてECU50は、燃料タンク30内の燃料残量を把握する。燃料残量の把握方法は種々あるが、最も簡単な方法は、車輌運転席のインストルメントパネルに組み込まれた燃料メータの出力を参照することである。ECU50は燃料メータからの電気的出力に基づいて燃料残量を把握できる。あるいは、燃料蒸気パージシステムでは、燃料タンク30の全体積と、該タンクの内圧を大気圧レベルから所定の減圧レベルにまで減圧するのに要した時間(負圧導入時間)とに基づいて燃料残量を推定する手法がよく知られており、この周知の手法で燃料残量を間接的に把握してもよい。なお、これらの意味でECU50は、燃料残量把握手段を構成する。
【0038】
ステップ114においてECU50は、前ステップで求めた燃料残量から、補正係数としてのなまし係数Kを算出する。この「なまし係数K」の技術的意義は後ほど説明する。ECU50は、内部データとして図7に示すような傾向のマップを予め保持しており、このマップを参照して燃料残量からなまし係数Kを決定する。なお、図7に示すように、タンク内での燃料残量が多いほど(即ち気相部分の体積が少ないほど)、なまし係数Kは1.0に近づく。他方、タンク内での燃料残量が少ないほど(即ち気相部分の体積が多いほど)、なまし係数Kは0に近づく(但しKは決してゼロとはされない)。
【0039】
ステップ115においてECU50は、前記なまし係数Kと前記仮キャニスタ内圧Pc’とを乗算することにより、正規の模擬キャニスタ内圧Pcを算出する(Pc=K・Pc’)。即ち、なまし係数Kとは、仮キャニスタ内圧Pc’から正規の模擬キャニスタ内圧Pcを計算する際の一種の補正係数である。そして、その補正係数自体が、前記ステップ114で示したように燃料残量に応じて適宜変更される可変パラメータとなっている。
【0040】
かかる「なまし係数K」による補正を必要とする理由は次の通りである。前記ステップ112の解説では、キャニスタ内圧とパージ流量Qpとの間には緊密な相関性が存在し、実験等を経て両者の関係をマップ化していると説明したが、前述のようにキャニスタ40内にはその内圧を直接測定する圧力センサは設けられておらず、キャニスタ内圧とパージ流量Qpとの相関関係を直接測定してマップを作成することはできない。故に代替措置として、キャニスタ単体の内圧に代えて、バイパス制御弁80aを開弁しキャニスタ40と燃料タンク30とを連通させた状態でのタンク内圧を圧力センサ32で実測し、その実測タンク内圧とパージ流量Qpとの関係を測定して前記マップを作成している。即ち、前記仮キャニスタ内圧Pc’とは、実はキャニスタとの連通状態における燃料タンク内圧のことなのである。このため、仮キャニスタ内圧Pc’と真のキャニスタ内圧との間には自ずとギャップが存在する。そして、そのギャップを埋めるための補正係数がなまし係数Kであり、なまし係数Kは、キャニスタ内圧が燃料タンク内圧を模擬できるように設定される性格のものである。このようになまし係数Kは、キャニスタ内圧とパージ流量Qpとの相関マップに代えて、キャニスタとの連通状態における燃料タンク内圧とパージ流量Qpとの相関マップを代替採用することに伴う実状とのズレを補填するための補正係数である。
【0041】
更に補正係数としてのなまし係数Kを燃料残量に応じて可変設定する理由は次の通りである。前述のようにバイパス制御弁80aを開弁しキャニスタ40と燃料タンク30とを連通させた状態でのタンク内圧を圧力センサ32で実測すると共に、その実測タンク内圧とパージ流量Qpとの関係を測定して相関マップを作成するときには、燃料タンク30での燃料残量が半分程度(例えば残量40%)の場合を平均的状態として代表させており、燃料残量ごとに複数のマップを用意するわけではない。しかし現実には、燃料残量の多少に応じて残余空間体積(気相部分の体積)やタンク内燃料の気液平衡状態も変化し、そのことがタンク内圧と実際のキャニスタ内圧との関係に与える影響も無視できない。現に知られている現象として、バイパス制御弁80aの開弁状況下で燃料タンク30の燃料残量が比較的多い場合には、パージ吸引によるタンク内圧(=仮キャニスタ内圧Pc’)の変化は比較的俊敏であり、ステップ112で求めた仮キャニスタ内圧Pc’と実際のキャニスタ内圧との間のギャップも小さい。他方、バイパス制御弁80aの開弁状況下で燃料タンク30の燃料残量が比較的少ない場合には、パージ吸引によるタンク内圧(=仮キャニスタ内圧Pc’)の変化は比較的鈍重であり、ステップ112で求めた仮キャニスタ内圧Pc’と実際のキャニスタ内圧とのギャップは大きくなる傾向にある(少なくとも瞬時には両者は均圧化しない)。つまり、燃料残量の多少に応じてなまし係数Kを可変設定すれば実状に沿うわけである。なまし係数Kが大きい(即ち1.0に近い)ということは、仮キャニスタ内圧Pc’に対する補正(又はなまし)の程度を小さくすることを意味する。他方、なまし係数Kが小さい(即ち0に近い)ということは、仮キャニスタ内圧Pc’に対する補正(又はなまし)の程度を大きくすることを意味する。
【0042】
このように上記ステップ111〜115の処理を経ることで模擬キャニスタ内圧Pcが算出されると共に、パージ流量Qpに基づくキャニスタ内圧推定値としての模擬キャニスタ内圧Pcの信頼性や正確性が確保される。このような意味でECU50は、キャニスタ40の内圧を間接的に検知するキャニスタ内圧検知手段を構成する。
【0043】
次に、ステップ121でECU50は、内部タイマ54の前回ゼロクリヤ時からの経過時間が所定時間TM(例えば15秒)に達したか否かを判定する。その時点で所定時間TMを経過している場合にはステップ122の処理が実行されるが、所定時間TMに達していない場合にはステップ122の処理がスキップされる。つまり、ステップ122の処理は、所定時間TM(例えば15秒)ごとに行われる。
【0044】
ステップ122は、所定時間TM毎のリセット動作である。ここではまず、内部タイマ54がゼロクリヤされる。更に、ステップ110で求めた模擬キャニスタ内圧Pcが暫定キャニスタ基準内圧Pcsとして設定されると共に、そのときの圧力センサ32の検出圧力(タンク内圧Pt)が暫定タンク基準内圧Ptsとして設定される。つまり、所定時間TM経過時の模擬キャニスタ内圧Pcを暫定的な比較の基準値(又は基準点)Pcsとして記憶すると共に、所定時間TM経過時のタンク内圧Ptを暫定的な比較の基準値(又は基準点)Ptsとして記憶するのである(図8参照)。即ちステップ122では、暫定キャニスタ基準内圧Pcs及び暫定タンク基準内圧Ptsが所定時間TMごとに更新される。
【0045】
ステップ123〜125は、模擬キャニスタ内圧Pcが暫定キャニスタ基準内圧Pcsから所定圧力値α以上変化した回数をカウントするための一連の処理である。具体的には、ステップ123において、そのときの模擬キャニスタ内圧Pcと暫定キャニスタ基準内圧Pcsとの差ΔPcの絶対値、即ち基準点からのキャニスタ内圧の変化量の絶対値が、所定圧力値α(例えば0.67kPa=5.0mmHg)以上であるか否かを判定する。ステップ123判定がYES(肯定)の場合には、ステップ124で、キャニスタ内圧変化回数カウント用に割り当てられた第1カウンタ52の値C1をインクリメント(1加算)すると共に、ステップ125において、前記ステップ122と同様、内部タイマ54のゼロクリヤ及び暫定キャニスタ基準内圧Pcsの再設定を行う(図8参照)。なお、前記所定圧力値αは、些細な揺らぎ程度に過ぎない模擬キャニスタ内圧Pcの変化をカウント対象から排除することができる大きさに設定されている。
【0046】
ステップ123判定がNO(否定)の場合には、模擬キャニスタ内圧Pc及びタンク内圧Ptの変化量を一切調べることなく(つまりは第1及び第2カウンタ52,53の加減算を一切行うことなく)、ステップ141にスキップする。これは、模擬キャニスタ内圧Pcの変化があまりに小さい場合には、本実施形態のバルブ異常の判定手法に依拠することは適切ではないからである。
【0047】
ステップ125の後、処理は図5のステップ131へ進む。ステップ131では、そのときのタンク内圧Ptと暫定タンク基準内圧Ptsとの差ΔPtの絶対値、即ち基準点からのタンク内圧の変化量の絶対値が、第1の所定量としての所定圧力値β(例えば0.47kPa=3.5mmHg)以上であるか否かを判定する。ステップ131判定がYESの場合には、ステップ132で、タンク内圧変化回数カウント用に割り当てられた第2カウンタ53の値C2をインクリメント(1加算)する。つまり、ステップ123判定がYESで且つステップ131判定がYESの場合には、Pcの変化に対するPtの変化に相応の追従性が認められると判断し(追従性の積極肯定)、カウンタ値C1,C2をともにプラス1する結果とする。なお、前記所定圧力値βは、前記値αよりも小さな値に設定される(β<α)。
【0048】
他方、ステップ131判定がNOの場合には、ステップ133においてECU50は、そのときのタンク内圧Pt(現Pt)が圧力センサ32の検出下限値L(=−4.0kPa)よりも大であるか否かを判定する。ステップ133判定がYESの場合にはステップ134に進む。他方、ステップ133判定がNOの場合つまり検出圧力が下限値Lに貼り付いている場合には、実際のタンク内圧Ptが前記下限値Lよりももっと低い可能性があり、圧力センサ32の検出値を信用してステップ134の判定に進むことはできない。故にその場合には、ステップ134及び135をスキップする。
【0049】
ステップ133判定がYESの場合、ステップ134においてECU50は、タンク内圧Ptと暫定タンク基準内圧Ptsとの差ΔPtの絶対値、即ち基準点からのタンク内圧の変化量の絶対値が、第2の所定量としての所定圧力値γ(例えば0.11kPa=0.8mmHg)未満であるか否かを判定する。ステップ134判定がYESの場合には、ステップ135で、前記第2カウンタ53の値C2をデクリメント(1減算)する。つまり、ステップ123判定がYESで且つステップ133判定及びステップ134判定が共にYESの場合には、十分なPc変化にもかかわらずPtの変化に明確な追従性が認められないと判断し(追従性の積極否定)、カウンタ値C1の増大にもかかわらずカウンタ値C2をマイナス1する結果とする。なお、前記所定圧力値γは、前記値βよりも小さな値に設定される(γ<β)。
【0050】
ステップ134判定がNOの場合、つまりγ≦|ΔPt|<βの場合には、第2カウンタ53の加減算を一切行わない。つまりこの場合には、十分なPc変化にもかかわらずPtの変化が中途半端であり、Pcの変化に対するPtの変化の追従性を積極的に肯定することも否定することもできない。従って、カウンタ値C1の増大にもかかわらずカウンタ値C2を現状維持する結果とする。
【0051】
なお、ステップ134判定の前に、ステップ133で現Ptの大きさに関する事前判定を行っているのは、実際にはタンク内圧の変化量ΔPtがステップ134の判定条件を満たしていないのに条件充足と判定され、誤って第2カウンタ値C2がデクリメントされる事態を防止するためである。もっと具体的に説明すると、仮にバイパス制御弁80aに開固着の異常がある状態で、パージ吸引が強い場合(例えば燃料残量が多く且つエンジンが高負荷運転状態にある場合)には、実際のタンク内圧Ptが圧力センサ32の検出下限値Lを下回ることがある。そのような場合は本来ならば、タンク内圧の変化量ΔPtがステップ134の判定条件を満たさないはずであるが、圧力センサ32の検出下限値Lが実際のタンク内圧Ptよりも高いという事情のために、タンク内圧の変化量ΔPtが見掛け上ゼロになる事態が生じ得る。すると第2カウンタ値C2がデクリメントされ、後述するステップ141以下の処理との関係で、Pcの変化に対するPtの変化の追従相関性有りの判定結果(バルブ開異常との結論)に到達できなくなるか、到達できても極めて遅くなる虞れがある。かかる問題を未然に回避するために、ステップ133判定がNOの場合には、第2カウンタ値C2のデクリメントが回避されるアルゴリズムを採用した。
【0052】
ステップ132,133,134又は135の処理の後、ステップ136においてECU50は、前記ステップ122と同じく暫定タンク基準内圧Ptsの再設定を行い、次サイクルでの判定にそなえる。ステップ136の後又はステップ123判定がNOの後に、ステップ141以下の最終的な判定手順へと進む。
【0053】
ステップ141では、第1カウンタの値C1が所定の判定値DA(例えば10回)に等しいか否かが判定される。第1カウンタ値C1が判定値DAに満たない場合には、模擬キャニスタ内圧Pcの変化回数が規定回数に達しておらず適正な異常診断を行える状況にないとみなし、バルブに異常があるか否かの診断をすることなく図4及び図5の割込み処理を一旦終了する。つまり判定値DAは、Pcの変化に対するPtの変化の追従性を判断する上で統計的な信頼性を担保するための最小規定回数なのである。当然、判定値DAを大きくすれば統計的に判定の信頼性が高まる反面、結論を出すまでに相応の時間を要する結果となる。
【0054】
ステップ141判定がYESの場合(C1=DA)には、模擬キャニスタ内圧Pcの変化回数が適正な異常診断を下せる規定回数に達したとされ、ステップ142の判定が行われる。ステップ142では、第2カウンタの値C2が所定の判定値DB(例えば7回)以上となっているか否かが判定される。この判定値DBは、前記判定値DAに等しい(DB=DA)かそれに近い値(但しDB<DA)に設定されている。
【0055】
ステップ142判定がYESの場合、バイパス制御弁80aは開放状態で故障しているもの(開異常)と判定する(ステップ143)。なぜならステップ142の判定条件を充足するということは、タンク内圧の変化回数C2がキャニスタ内圧の変化回数C1に等しいか又は極めて近いということであり、模擬キャニスタ内圧Pcの変化動向とタンク内圧Ptの変化動向との間に高い相関性が存在すること、つまり、Pc変化に対するPt変化の追従性を合理的に認定することができることを示すからである。そして、燃料タンク30とキャニスタ40とをつなぐ通路に設けられたバイパス制御弁80aに閉弁指令が出されているにもかかわらず、二つの内圧Pc,Ptの変化動向に緊密な相関が存在するとすれば、二つの領域が明らかに連通状態にあるということであり、バイパス制御弁80aが開状態で故障している可能性が高いと判断することができる。なお、この場合におけるステップ141及び142の処理は、暗にC2/C1で計算される相関率又は追従率Rを求め、その相関率Rが所定の閾値以上(本例で言えば7/10=70%以上)である場合に、バイパス制御弁80aが開異常であると判定する処理と理解することができる。なお、開異常と判定したときには、燃料蒸気パージシステムの異常を人に知らせるための警告表示(例えば車輌のインストルメントパネル内に設置)が点灯等される。
【0056】
他方、ステップ142判定がNOの場合、バイパス制御弁80aは開放状態での異常はないもの(正常)と判定する(ステップ144)。これは、開異常の場合の裏返しとしてそのようにみなされる。つまり、ステップ142の判定条件を充足しないということは、模擬キャニスタ内圧Pcの変化動向とタンク内圧Ptの変化動向との間にさほどの相関性が認められないこと、即ち、Pc変化に対するPt変化の追従性が合理的に認められるとまでは断言できないことを示すからである。前記相関率Rという尺度で言えば、その比率Rが所定の閾値(本例で言えば70%)に達していない。従って、バイパス制御弁80aが開異常の状態にあって燃料タンク30とキャニスタ40とが連通しているとまでは断言できず、とりあえず、バイパス制御弁80aはECU50からの閉弁指令通り正常に閉じられているものと消極的に判定する。ちなみに、バイパス制御弁80aが正常に閉じられている場合には、燃料タンク30は孤立空間化しているはずであり、その場合にはタンク内圧Ptは、図8に一点鎖線で示すように略一定値を維持するはずである。
【0057】
ところで、図4のステップ121の所定時間TMは、ステップ123判定がなかなかYESにならない場合に、ステップ122でタイマのゼロクリヤ並びに暫定基準内圧Pcs及びPtsの再設定を強行するまでの制限時間と理解することができる。すなわち図4及び図5の診断手順では、この制限時間内に模擬キャニスタ内圧の変化量ΔPcが所定圧力値α以上なければ、意味のある(又は診断に適した)模擬キャニスタ内圧の変化を得られなかったものとし、カウント値を変更することなく診断をやり直す。だらだらと長時間をかけてステップ123判定がYESとなっても意味がないのである。制限時間としての所定時間TMの好ましい範囲は、経験的に10〜20秒の範囲(好ましくは15秒前後)である。
【0058】
(効果)本実施形態によれば、以下のような効果が得られる。
・ 本実施形態の燃料蒸気パージシステムにおいては、パージ流量Qp並びに燃料残量及びなまし係数Kといった情報に基づいて、キャニスタ内圧の推定値としての模擬キャニスタ内圧Pcを演算処理により求めることができる。つまり、キャニスタ40の内圧を測定するために特別な圧力センサを設ける必要がなく、センサの気密性確保に要する組付け工数の増加に伴うコストの上昇を抑制することができる(製造コストの低減)。
【0059】
・ パージ流量Qpからマップ参照によって導かれる仮キャニスタ内圧Pc’を補正するためのなまし係数Kは、燃料タンク30での燃料残量に応じて可変設定される。このため、バルブ異常診断時の燃料残量が、Qp対Pc’のマップデータ取得時の燃料残量条件からはずれていた場合でも、そのズレを可変なまし係数Kが補償することで、模擬キャニスタ内圧Pcの計算値が真のキャニスタ内圧をほぼ正確に反映することができる。それ故、バルブの異常診断の精度が向上する。
【0060】
・ Qp対Pc’のマップ(図6参照)に描かれた特性線は二次関数曲線となっており、前述の「流体密度が一定ならば、圧力は流速の二乗に比例する」という物理法則に合致している。このため、パージ流量Qpが広範囲で変化しても、その広範囲のほぼすべてにわたり仮キャニスタ内圧Pc’を正確に特定することができる。特に、車輌エンジンが高負荷運転状態にあってパージ流量Qpが大となっているときでも、そのときのパージ流量Qpから正しい仮キャニスタ内圧Pc’を求めることができる。つまり、パージ流量Qpが大きくなったり(又は小さくなったり)したときでも、模擬キャニスタ内圧Pcの計算値が実際のキャニスタ内圧から大きく外れることがない。
【0061】
・ 前述のように、圧力センサ32の検出値が検出下限値Lを示している場合(つまりステップ133判定がNOの場合)には、センサの検出値が実際のタンク内圧を反映していないことを慮り、第2カウンタ値C2のデクリメントが回避されるアルゴリズムとした。このため、模擬キャニスタ内圧Pcの変化に対するタンク内圧Ptの追従性又は相関性が現実には存在するにもかかわらず、その追従性や相関性が存在しないとの誤った判定を未然に回避することができる。又、誤判定に至らない場合でも、正しい判定に到達するまでの必要時間が極端に長くなるのを防止することが可能となる。
【0062】
・ 本実施形態では、模擬キャニスタ内圧Pcの変化に対するタンク内圧Ptの追従性の有無、又は、Pc変化とPt変化との間の緊密な相関性の有無に基づいて、診断対象となるバルブ(バイパス制御弁80a)の開異常の存否を診断している。即ち、Ptの絶対的な値とは無関係に、PcとPtとの相対関係のみに着目してバルブの開異常の存否を診断することができる。このように、車輌、エンジン又はタンク内圧Ptが所定の安定状態にあることを診断プロセスに入るための前提条件として求めないため、例えば車輌が悪路を走行中であってもバルブの異常診断を行うことができる。本実施形態によれば、厳格な前提条件の成立に拘束されることなく、頻繁に異常診断を行うことが可能となる。
【0063】
・ 診断対象となるバルブが開異常状態にあると判定する場合でも、模擬キャニスタ内圧Pcの変化動向とタンク内圧Ptの変化動向との間に、統計的に合理的と言える程度の相関性があることを判断の条件としている。つまり、統計的にみて確かであるといえる程度に前記相関率Rが大きい場合にのみ、バルブ開異常の判定を下す。従って、バルブの異常診断の精度や信頼性に優れている。
【0064】
(別例)上記実施形態を次のように変更してもよい。
・ 請求項7に記載の発明に限り、間接的なデータに基づく内圧の推定値である模擬キャニスタ内圧Pcに依拠することなく、キャニスタ40に第2の圧力センサを設けて、キャニスタ内圧を実測する(直接的に検知する)ようにしてもよい。この場合、当該第2の圧力センサがキャニスタ内圧検知手段となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】燃料蒸気パージシステム及びその異常診断装置の概略構成図。
【図2】異常診断に関する電気的構成の概要を示すブロック図。
【図3】パージシステムの漏れ診断の概要を示すタイミングチャート。
【図4】バルブの異常診断手順のフローチャート。
【図5】図4に続くバルブの異常診断手順のフローチャート。
【図6】パージ流量と仮キャニスタ内圧との相関関係を示したグラフ。
【図7】燃料残量となまし係数との対応関係を示唆したグラフ。
【図8】バルブ異常時のキャニスタ内圧とタンク内圧との相関性に関するいくつかのパターンを示すタイミングチャート。
【符号の説明】
10…エンジン、12…吸気通路、12e…エアフローメータ(パージ流量把握手段)、20…燃料蒸気パージシステム、30…燃料タンク、32…圧力センサ(タンク内圧検知手段)、40…キャニスタ、50…ECU(燃料残量把握手段、パージ流量把握手段、キャニスタ内圧検知手段及び診断制御手段)、52…第1カウンタ、53…第2カウンタ、71…パージ通路、72…大気導入通路、80…バイパス通路、80a…バイパス制御弁(診断対象となるバルブ)、C1…第1カウンタの値、C2…第2カウンタの値、K…なまし係数(補正係数)、L…検出下限値、R…相関率。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an abnormality diagnosis device for a fuel vapor purge system. In particular, the present invention relates to an abnormality diagnosing device for diagnosing whether or not there is an abnormality in a component (particularly, a control valve of other type) of a fuel vapor purge system.
[0002]
[Prior art]
In general, a so-called fuel vapor purge system is employed in a vehicle having a tank of volatile liquid fuel. According to a typical charcoal canister type purge system, the fuel vapor generated in the fuel tank is once collected in the canister, and the collected fuel vapor is appropriately purged (released) into the intake passage of the engine. In order to ensure the reliability of the fuel vapor purge system, the system often incorporates an abnormality diagnosis device for detecting leaks due to holes or lacerations. This abnormality diagnosis device includes, for example, a pressure sensor for detecting an internal pressure of a fuel tank and a region communicating with the fuel tank, and a control valve for opening and closing a negative pressure introduction passage (bypass passage) that connects the fuel tank and the canister. . Further, such an abnormality diagnosis device incorporates a diagnosis program for detecting an abnormality (operation failure) of each device component such as the pressure sensor and the control valve, thereby further ensuring the reliability of the purge system. ing.
[0003]
One of the applicants of the present patent application requires that strict preconditions be established in the prior application (Japanese Patent Application No. 2000-59314) for the diagnosis of the abnormality of the control valve provided in the negative pressure introduction passage (bypass passage). We have proposed a new valve abnormality diagnosis device that can be performed relatively frequently. The new diagnostic method is that statistically the follow-up of the internal pressure of the fuel tank to a sufficient change in the internal pressure of the canister in a situation where a suction negative pressure is applied to the purge system and a valve closing command is issued to the control valve. In the case where the control valve interposed in the negative pressure introduction passage (bypass passage) connecting the fuel tank and the canister is stuck in an open state (open sticking) is determined. is there.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
This case relates to several improvements for further enhancing the degree of completion of an abnormality diagnosis apparatus that employs the new diagnostic method. Specifically, the improvement from the following viewpoints was tried.
[0005]
(1) In the abnormality diagnosis device, the canister is not provided with a pressure sensor for directly measuring the internal pressure, and as an alternative measure, the canister internal pressure is determined based on other available information (purge flow rate, etc.). Estimated. At that time, the estimated value of the canister internal pressure (simulated canister internal pressure) is calculated with reference to the characteristic map regarding the correlation between the purge flow rate and the internal pressure estimated value prepared in advance through experiments, etc. Only the disclosure up to that point). In subsequent studies, various studies were made on the factors that reduce the accuracy of calculation of the simulated canister internal pressure. As a result, when calculating the simulated canister internal pressure based on the purge flow rate, a correction calculation method has been devised so that the simulated canister internal pressure can truly reflect the actual canister internal pressure.
[0006]
(2) In connection with the above-described calculation of the simulated canister internal pressure, the preferred mode of the characteristic map relating to the correlation between the purge flow rate and the internal pressure estimated value was also investigated.
(3) In the new diagnostic method, the number of changes in the simulated canister internal pressure as a premise for statistically grasping the degree of significant follow-up (correlation rate) of the fuel tank internal pressure to the sufficient change in the simulated canister internal pressure. A counter is assigned to each of the number of significant changes in the internal pressure of the fuel tank. At this time, when there is no change or very small change in the internal pressure of the fuel tank, an algorithm is employed that decrements (subtracts) the value of the counter for counting the number of changes in the internal pressure of the fuel tank. However, in the subsequent examination, because there are not enough examination items (or pre-judgment items) for decrementing the counter value, the final judgment is made even if the valve abnormality cannot be detected or the abnormality can be detected. It has been found that there is a possibility that a considerable amount of time will occur. In this case, the cause was investigated, and improvements were made to the diagnostic method to prevent the occurrence of such inconvenient situations. In other words, it fixes a bug in the diagnostic program.
[0007]
An object of the present invention is to provide an abnormality diagnosis device for a fuel vapor purge system, which is further improved from the above viewpoint and further improved in completeness.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The invention of claim 1 includes a fuel tank, a canister, a passage for introducing air into the canister, a purge passage for purging fuel vapor from the canister to an engine intake passage, a bypass passage for connecting the canister and the fuel tank, and a bypass passage therefor An abnormality diagnosis apparatus incorporated in a fuel vapor purge system provided with a bypass control valve provided in a tank, wherein a tank internal pressure detecting means for detecting an internal pressure of the fuel tank, and a fuel remaining amount in the fuel tank Fuel remaining amount grasping means for grasping, purge flow amount grasping means for grasping the purge flow rate of fuel vapor from the canister to the engine intake passage, fuel tank internal pressure detected by the tank internal pressure detecting means, and canister internal pressure Based on the above, it is diagnosed whether there is an abnormality in the components of the fuel vapor purge system Disconnection control means, and the diagnosis control means variably sets a correction coefficient according to the fuel remaining amount grasped by the fuel remaining amount grasping means, and the purge flow amount grasped by the correction coefficient and the purge flow amount grasping means. The gist of the abnormality diagnosis device for the fuel vapor purge system is to calculate a simulated canister internal pressure as the canister internal pressure based on the above.
[0009]
According to the present invention, based on the mutual relationship between the fuel tank internal pressure and the canister internal pressure, it is diagnosed whether or not there is an abnormality in a component (for example, a bypass control valve) of the fuel vapor purge system. At this time, the fuel tank internal pressure is detected by the tank internal pressure detecting means, and the simulated canister internal pressure calculated by the diagnostic control means is used as the canister internal pressure. That is, the simulated canister internal pressure is an estimated value of the canister internal pressure calculated based on the purge flow rate of fuel vapor from the canister to the engine intake passage and the correction coefficient. This case is based on the knowledge that the deviation between the simulated canister internal pressure and the true canister internal pressure can be minimized by variably setting the correction coefficient according to the fuel remaining amount in the fuel tank. Will be described in the embodiment). Therefore, if the simulated canister internal pressure as in the present case is used as the estimated value of the canister internal pressure, the reliability of the abnormality diagnosis by the diagnostic control means is improved.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the abnormality diagnosis device for a fuel vapor purge system according to the first aspect, the diagnostic control means holds a map relating to a correlation between the purge flow rate and the temporary canister internal pressure as internal data, The temporary canister internal pressure is calculated from the purge flow rate grasped by the purge flow rate grasping means by referring to the map, and the simulated canister internal pressure is calculated by multiplying the calculated temporary canister internal pressure by the correction coefficient. And
[0011]
This limits the method for calculating the simulated canister internal pressure to the best embodiment. The technical significance thereof will become clear in the description of the embodiments of the invention described later.
According to a third aspect of the present invention, in the abnormality diagnostic device for a fuel vapor purge system according to the first or second aspect, the diagnostic control means applies a negative suction pressure to the entire purge system including a canister and applies to the bypass control valve. On the other hand, when a significant follow-up of the fuel tank internal pressure is statistically recognized with respect to the change in the simulated canister internal pressure in a situation where the valve closing command is issued, an abnormality occurs in which the bypass control valve is stuck in the open state. It is determined that it is present.
[0012]
This clarifies the principle of abnormality diagnosis when the bypass control valve is an element to be diagnosed. If the bypass control valve is normal under conditions where a suction negative pressure is applied to the entire purge system including the canister and a valve closing command is issued to the bypass control valve, the bypass control valve is closed and there is no communication between the fuel tank and the canister. Even if the canister internal pressure changes, the fuel tank internal pressure does not follow it. On the other hand, if there is a significant follow-up of the fuel tank internal pressure to the change in the canister internal pressure under the same circumstances, and this is also statistically recognized, the communication between the fuel tank and the canister exists. That is, it can be recognized that the bypass control valve is stuck in the open state.
[0013]
A fuel tank, a canister, a passage for introducing air into the canister, a purge passage for purging fuel vapor from the canister to an engine intake passage, a bypass passage for connecting the canister and the fuel tank, and a bypass passage therefor An abnormality diagnosis apparatus incorporated in a fuel vapor purge system provided with a bypass control valve provided in a tank, wherein tank internal pressure detection means for detecting the internal pressure of the fuel tank, and fuel from the canister to the engine intake passage Based on the purge flow rate grasping means for grasping the steam purge flow rate, the fuel tank internal pressure detected by the tank internal pressure detection means, and the canister internal pressure, it is determined whether or not there is an abnormality in the components of the fuel vapor purge system. A diagnostic control means for diagnosing the temporary control canister internal pressure. A map or formula that associates both of them so as to be a quadratic function of the flow rate is stored as internal data, and the internal pressure of the temporary canister is calculated from the purge flow rate grasped by the purge flow rate grasping means using the map or formula. The gist of the abnormality diagnosis device for a fuel vapor purge system is to calculate a simulated canister internal pressure as the canister internal pressure based on the calculated temporary canister internal pressure and the correction coefficient.
[0014]
According to this configuration, the temporary canister internal pressure is calculated from the purge flow rate by using a map or expression held as internal data by the diagnosis control means, and the simulated canister internal pressure is obtained by adding a correction coefficient thereto. be able to. In that case, in the said map or expression, both are related so that the temporary canister internal pressure becomes a quadratic function of the purge flow rate, and this correlation is in accordance with the relationship between the pressure and the flow velocity in hydrodynamics. Therefore, the range in which the correlation between the temporary canister internal pressure and the purge flow rate is reasonable is wide, and the simulated canister internal pressure obtained from the temporary canister internal pressure calculated from the map or the formula does not greatly deviate from the true canister internal pressure. . Therefore, if the simulated canister internal pressure obtained in this way is employed, the reliability of the abnormality diagnosis by the diagnostic control means is improved.
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, in the abnormality diagnosis device for a fuel vapor purge system according to the fourth aspect, the map or expression held as the internal data by the diagnosis control means is the purge when the bypass control valve is opened. It is created based on data obtained by actually measuring the relationship between the purge flow rate at that time and the tank internal pressure detected by the tank internal pressure detecting means in a state where the suction negative pressure is applied to the system.
[0016]
This limits the method of creating the map or the method of deriving the equation, and the technical significance thereof will become clear in the description of the embodiments of the invention described later.
According to a sixth aspect of the present invention, in the abnormality diagnostic apparatus for a fuel vapor purge system according to the fourth or fifth aspect, the diagnostic control means applies a negative suction pressure to the entire purge system including a canister and applies to the bypass control valve. On the other hand, when a significant follow-up of the fuel tank internal pressure is statistically recognized with respect to the change in the simulated canister internal pressure in a situation where the valve closing command is issued, an abnormality occurs in which the bypass control valve is stuck in the open state. It is determined that it is present.
[0017]
This clarifies the principle of abnormality diagnosis when the bypass control valve is an element to be diagnosed, and its technical significance is the same as in the case of claim 3.
The invention of claim 7 includes a fuel tank, a canister, a passage for introducing air into the canister, a purge passage for purging fuel vapor from the canister to an engine intake passage, a bypass passage for connecting the canister and the fuel tank, and a bypass passage therefor An abnormality diagnosis device incorporated in a fuel vapor purge system provided with a bypass control valve provided in a canister internal pressure detection means for detecting the internal pressure of the canister, and for detecting the internal pressure of the fuel tank The tank internal pressure detecting means, a first counter for counting the number of changes in the canister internal pressure, a second counter for counting the number of changes in the fuel tank internal pressure, and a suction negative pressure in the entire purge system including the canister In the situation where the valve closing command is issued to the bypass control valve. An abnormality in which the operation of two counters is allowed and the bypass control valve is stuck in an open state when a correlation rate obtained by dividing the value of the second counter by the value of the first counter is equal to or greater than a predetermined threshold value Diagnostic control means for determining that the fuel tank internal pressure has occurred, the diagnostic control means increments the second counter when the amount of change in the fuel tank internal pressure is greater than or equal to the first predetermined amount, and When the change amount is less than the second predetermined amount and the fuel tank internal pressure at that time is larger than the detection lower limit value of the tank internal pressure detecting means, the second counter is decremented, and neither the increment condition nor the decrement condition is satisfied The gist of the present invention is an abnormality diagnosis device for a fuel vapor purge system characterized by maintaining the second counter value.
[0018]
According to this configuration, the number of changes in the canister internal pressure and the number of changes in the internal pressure of the fuel tank are monitored under a situation where a suction negative pressure is applied to the entire purge system and a valve closing command is issued to the bypass control valve. Recorded in the first and second counters. When the correlation rate obtained by dividing the value of the second counter by the value of the first counter is equal to or greater than a predetermined threshold, significant follow-up of the fuel tank internal pressure is statistically recognized with respect to the change in the canister internal pressure. It is determined that there is an abnormality that the bypass control valve is stuck in the open state. At this time, the method of addition / subtraction of the second counter that counts the number of changes in the fuel tank internal pressure becomes a problem. In the present invention, when the amount of change in the fuel tank internal pressure is equal to or greater than the first predetermined amount, the second counter is incremented (added by 1) assuming that the follow-up of the fuel tank internal pressure to the change in the canister internal pressure can be clearly recognized. . On the other hand, when the change amount of the fuel tank internal pressure is less than the second predetermined amount and the fuel tank internal pressure at that time is larger than the detection lower limit value of the tank internal pressure detecting means, the change in the fuel tank internal pressure with respect to the change in the canister internal pressure The second counter is decremented (subtracted by 1) on the assumption that follow-up cannot be positively recognized. In the case of decrementing, an incidental condition is that the fuel tank internal pressure is larger than the detection lower limit value of the tank internal pressure detecting means. This is because when the pressure detected by the tank internal pressure detecting means is equal to the detection lower limit value, the fuel tank internal pressure is actually more likely to be lower than the detection lower limit value. In the first place, it is doubtful that the amount of change in the internal pressure of the fuel tank is less than the second predetermined amount. Therefore, when the decrement operation of the second counter, which leads to denying the follow-up of the fuel tank internal pressure to the change in the canister internal pressure, is performed, the incidental condition is imposed. Even if the apparent change amount of the fuel tank pressure is less than the second predetermined amount, if the fuel tank internal pressure is equal to the detection lower limit value of the tank internal pressure detecting means, the decrement of the second counter is prohibited. Thereby, the omission and delay of the abnormality detection of the bypass control valve are prevented, and the reliability and quickness of the abnormality diagnosis are improved.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, specific examples of a fuel vapor purge system for a vehicle and an abnormality diagnosis device thereof will be described with reference to the drawings.
[0020]
As shown in FIG. 1, the engine 10 includes a combustion chamber 11, an intake passage 12, and an exhaust passage 13. When the engine 10 is operated, fuel stored in the fuel tank 30 (for example, gasoline) is pumped out by the fuel pump 31 and sent to the delivery pipe 12a through the fuel supply passage, and then in the intake passage 12 by the fuel injection valve 12b. Is supplied by injection. A throttle valve 12c that makes the flow passage area of the intake passage 12 variable based on a depression operation of an accelerator pedal (not shown) is provided upstream of the intake passage 12. Further upstream, an air cleaner 12d for purifying the intake air and an air flow meter 12e for detecting the amount of intake air to the engine 10 are provided.
[0021]
The fuel vapor purge system 20 includes a canister 40 that collects fuel vapor generated from the fuel tank 30 and a purge passage 71 that purges the collected fuel vapor into the intake passage 12 of the engine 10. In the purge system 20, a pressure sensor 32 as a tank internal pressure detecting means and a breather control valve 33 are provided on the ceiling portion of the fuel tank 30. The pressure sensor 32 detects the pressure in the fuel tank 30 and a region communicating with the tank 30 on the basis of the atmospheric pressure. The atmospheric pressure reference means that the pressure corresponding to the atmospheric pressure is detected as zero. The detection lower limit L of the pressure sensor 32 is −4.0 kPa (kilopascal) = − 30 mmHg, and the lower limit L (= −4.0 kPa) is output when the pressure is lower than that. The breather control valve 33 is a diaphragm type differential pressure valve. When the internal pressure of the fuel tank becomes higher than the pressure in the breather passage 34 by a predetermined amount or more during refueling, the breather control valve 33 autonomously opens to let the fuel vapor pass through the breather passage 34. Through the canister 40.
[0022]
Further, the fuel tank 30 can communicate with the canister 40 via a vapor passage 35 having a smaller inner diameter than the breather passage 34. A tank internal pressure control valve 60 provided between the vapor passage 35 and the canister 40 is a diaphragm type differential pressure valve having the same function as the previous breather control valve 33. The diaphragm valve element 61 in the tank internal pressure control valve 60 opens the tank internal pressure control valve 60 only when the pressure in the fuel tank 30 is higher than the pressure in the canister 40 by a predetermined pressure or more.
[0023]
The canister 40 includes an adsorbent (for example, activated carbon) in the inside thereof, adsorbs fuel vapor on the adsorbent, temporarily stores the fuel vapor, and then adsorbs the adsorbent by placing it under a pressure lower than atmospheric pressure. It is the structure which can make the fuel vapor made to detach again. Hereinafter, in the present specification, a pressure lower than the atmospheric pressure is referred to as a negative pressure, and a pressure higher than the atmospheric pressure is referred to as a positive pressure. The canister 40 can communicate with the fuel tank 30 via the breather passage 34 and the vapor passage 35, can communicate with the intake passage 12 via the purge passage 71, and can further communicate with the air introduction passage via the atmospheric valve 70. 72 and the air discharge passage 73. A purge control valve 71a composed of an electromagnetic valve or VSV (vacuum switching valve) is provided in the purge passage 71. An air introduction valve 72a made of an electromagnetic valve or VSV is provided in the middle of the air introduction passage 72 communicating with the air cleaner 12d.
[0024]
In the atmospheric valve 70, two diaphragm valve bodies 74 and 75 each having a different function are provided. The first diaphragm valve body 74 has a space 74a on the back side thereof communicating with the purge passage 71. When the purge passage 71 is in a negative pressure state equal to or lower than a predetermined pressure, the first diaphragm valve body 74 opens and is opened from the atmosphere introduction passage 72 into the canister 40. Allow inflow of outside air into On the other hand, the second diaphragm valve body 75 opens when the inside of the canister 40 reaches a positive pressure equal to or higher than a predetermined pressure, and discharges excess air from the canister 40 to the atmosphere exhaust passage 73.
[0025]
The interior of the canister 40 is partitioned into a first adsorbent chamber 42 and a second adsorbent chamber 43 by a partition plate 41. Although both adsorbent chambers 42 and 43 are filled with an adsorbent (activated carbon), both chambers communicate with each other via a breathable filter 44 at the bottom of the canister. The fuel tank 30 can communicate with the first adsorbent chamber 42 on the one hand via the vapor passage 35 and the tank internal pressure control valve 60 and on the other hand via the breather control valve 33 and the breather passage 34. Further, the air introduction passage 72 and the air discharge passage 73 can communicate with the second adsorbent chamber 43 through the air valve 70. The purge passage 71 provided with the purge control valve 71a connects the first adsorbent chamber 42 of the canister 40 and the downstream position of the throttle valve 12c of the intake passage 12 for opening the purge control valve 71a. Accordingly, the first adsorbent chamber 42 communicates with the downstream position of the throttle valve 12c. That is, the fuel vapor introduced from the vapor passage 35 and the breather passage 34 is temporarily adsorbed in the first adsorbent chamber 42 and then carried to the purge passage 71. Further, even when the second diaphragm valve body 75 constituting the atmospheric valve 70 is opened and excess air in the canister 40 is discharged from the atmospheric discharge passage 73, the fuel vapor remaining in the gas phase in the canister 40 Is adsorbed by the adsorbent inside the second adsorbent chamber 43 and does not leak outside.
[0026]
In addition, the fuel vapor purge system 20 includes a bypass passage 80 for introducing a negative pressure so as to connect the tank internal pressure control valve 60 (or one end portion of the vapor passage 35) and the second adsorbent chamber 43 of the canister. Is provided. In the middle of the bypass passage 80, a bypass control valve 80a (a valve to be diagnosed in this example) made of an electromagnetic valve or VSV is provided. When the bypass control valve 80a is opened, the second adsorbent chamber 43 and the fuel tank 30 are directly communicated with each other via the bypass passage 80 and the vapor passage 35. In particular, when the purge control valve 71a is in an open state, the entire purge passage 71 is fueled via the first adsorbent chamber 42 → the air permeable filter 44 → the second adsorbent chamber 43 → the bypass passage 80 → the vapor passage 35. It communicates with the tank 30. Further, since the space in the breather passage 34 is also in communication with the first adsorbent chamber 42, the same space as the purge passage 71 is shared. As described above, the common space in the fuel vapor purge system 20 that communicates with each other by opening the bypass control valve 80a in a state where the negative pressure is introduced into the canister 40 by opening the purge control valve 71a is provided in the same system. This is the evaporation route at 20. The abnormality diagnosis device for the fuel vapor purge system according to the present embodiment diagnoses the presence or absence of the abnormality by determining the presence or absence of leakage in the evaporation path. In addition, an abnormality or malfunction of the bypass control valve 80a is also diagnosed.
[0027]
Furthermore, the engine 10 and the fuel vapor purge system 20 include an electronic control unit (ECU) 50 that serves as a control system and a diagnostic system for the engine. As shown in FIG. 2, the ECU 50 is configured around a microcomputer 51. The microcomputer 51 includes a CPU 51a that executes various processes related to engine control and system diagnosis, a ROM 51b that is a read-only memory storing various programs related to the control and diagnosis, a RAM 51c that is a volatile memory that can be freely read and written, and a read A backup RAM 51d, which is a non-volatile memory in which stored contents are retained even after the engine 10 is stopped by being backed up by a battery, is provided. Further, the microcomputer 51 includes a first counter 52, a second counter 53, and an internal timer 54. However, the first and second counters 52 and 53 do not need to be provided when the internal register of the CPU 51a plays the role of a counter. In addition to the pressure sensor 32 and the air flow meter 12e, various sensors necessary for operation control of the engine 10, such as a rotation speed sensor and a cylinder discrimination sensor, are directly or indirectly connected to the input side of the microcomputer 51. . On the output side of the microcomputer 51, a fuel injection valve 12b, a fuel pump 31, a purge control valve 71a, an air introduction valve 72a, and a bypass control valve 80a are connected via respective drive circuits.
[0028]
The ECU 50 executes engine control such as fuel injection control and air-fuel ratio control based on various information provided from each sensor. The ECU 50 recognizes an output signal from the pressure sensor 32 and appropriately controls opening and closing of the purge control valve 71a, the air introduction valve 72a, and the bypass control valve 80a, thereby diagnosing abnormality of the purge system (that is, leakage of the evaporation path). In order to ensure the accuracy or reliability of the purge system abnormality diagnosis, in particular, abnormality diagnosis of the bypass control valve 80a is executed. In this sense, the ECU 50 is positioned as “diagnosis control means”.
[0029]
(Outline of fuel purge by fuel vapor purge system 20)
When the fuel in the fuel tank 30 is vaporized and the vapor pressure reaches a predetermined pressure or higher, the tank internal pressure control valve 60 is opened autonomously to allow fuel vapor to flow from the fuel tank 30 into the canister 40. In addition, when the vapor pressure of the fuel vapor suddenly increases in the fuel tank 30 as in fuel refueling, for example, the breather control valve 33 opens autonomously, and the fuel tank 30 enters the canister 40. Larger amounts of fuel vapor are allowed to enter. The fuel vapor that has flowed into the canister 40 is once adsorbed by the adsorbent in the canister 40. Thereafter, as shown in FIG. 3, for example, when the coolant temperature of the engine 10 reaches a predetermined purge start water temperature (80 ° C. in this embodiment), the closed purge control valve 71a is opened based on a control signal from the ECU 50. At the same time, the open state of the air introduction valve 72a is maintained. Then, suction negative pressure is introduced from the intake passage 12 into the canister 40 through the purge passage 71, and fresh air is introduced from the air cleaner 12 d into the canister 40 through the atmosphere introduction passage 72. By introducing the negative pressure and fresh air, the fuel vapor is desorbed from the adsorbent and purged to the intake passage 12 through the purge passage 71.
[0030]
(Outline of leakage diagnosis of evaporation path of fuel vapor purge system 20)
In performing the leakage diagnosis of the evaporation path, it is a precondition that the cooling water temperature of the engine 10 reaches the purge start water temperature and the purge is started, and that the tank internal pressure Pt of the fuel tank 30 is stable. . For example, as shown in FIG. 3, a pressure change amount ΔP1 for a predetermined time (for example, 15 seconds) of the tank internal pressure Pt is calculated based on the pressure detected by the pressure sensor 32, and the pressure change amount ΔP1 is equal to or less than a predetermined value. If it is continuously checked, it is determined that the tank internal pressure Pt is stable. At the time (time t0) when the preconditions for the leakage diagnosis are satisfied, the air introduction valve 72a is closed and the purge control valve 71a is opened according to a command from the ECU 50. As a result, the canister 40 is cut off from the atmosphere. As a result, a negative pressure is introduced into the canister 40 from the intake passage 12 through the purge passage 71. In addition, by opening the bypass control valve 80a, the fuel tank 30, the canister 40, the breather passage 34, the vapor passage 35, and the purge passage 71 (that is, the entire evaporation passage) are in a negative pressure state. The internal pressure of the evaporation path is detected by a pressure sensor 32 on the ceiling of the fuel tank 30.
[0031]
When the purge control valve 71a is once closed at time t1 when the entire evaporation path is depressurized to some extent (for example, depressurization to −2.67 kPa = −20 mmHg with respect to atmospheric pressure), the inside of the evaporation path is sealed in a negative pressure state. At this time, if there is no abnormality such as perforation in the evaporation path, the fuel in the fuel tank 30 evaporates, so that the internal pressure of the evaporation path gradually approaches the equilibrium pressure of the air and fuel vapor remaining in the path. (In other words, it should rise slowly). On the other hand, when there is a leak in the evaporation path, the internal pressure of the evaporation path rapidly approaches the external pressure (atmospheric pressure). In any case, the evaporation path internal pressure increases after time t1, but the degree of the internal pressure increase differs depending on the presence or absence of leakage. In the present embodiment, at time t2 when the evaporation path internal pressure (= Pt) again reaches the predetermined negative pressure (−2.00 kPa = −15 mmHg), the pressure change rate ΔP (−15) (kPa / sec) as the pressure change degree. Or mmHg / sec). Then, based on the pressure change rate ΔP (−15), it is determined whether or not there is an abnormality such as a hole in the evaporation path.
[0032]
(Abnormality diagnosis of valves constituting the fuel vapor purge system 20)
In order for the evaporative path leakage diagnosis to be reliable, it is necessary to always confirm that the valves and sensors constituting the system are operating normally. In the following, a method for diagnosing abnormality or malfunction of the bypass control valve 80a provided in the bypass passage 80 will be described. In the actual system, abnormality diagnosis is performed for other valves and sensors, but the description thereof is omitted.
[0033]
4 and 5 are flowcharts showing an outline of a valve abnormality diagnosis routine for diagnosing the presence or absence of abnormality of the bypass control valve 80a. This routine is executed by the ECU 50 as a periodic interruption process every predetermined time (for example, several tens to several hundreds of milliseconds). This diagnostic process is particularly aimed at detecting an abnormality (open sticking) where the bypass control valve 80a sticks in the open state. Before entering this abnormality diagnosis routine as a preliminary preparation, at least the purge control valve 71a is open, and a valve closing drive signal (valve closing command) is issued from the ECU 50 to the bypass control valve 80a.
[0034]
When there is an interrupt request, the ECU 50 first calculates a simulated canister internal pressure Pc in step 110. This step estimates the canister internal pressure based on other information that can be obtained because the canister 40 is not equipped with a pressure sensor that directly detects the internal pressure. The estimated value is the simulated canister internal pressure Pc. And as shown in FIG. 4, the process of step 110 is subdivided into five steps of steps 111-115.
[0035]
First, at step 111, the ECU 50 calculates a purge flow rate Qp. “Purge flow rate” means the flow rate of gas released to the intake passage 12 via the purge passage 71 during the fuel purge operation, that is, the amount of inflow air flowing into the canister via the air introduction passage 72. If the valve opening of the purge control valve 71a and the degree of the negative pressure of the purge passage 71 are found, the purge flow rate Qp is calculated based on these, or a map (map format database) obtained by calculation or experiment or computer simulation is used. It can be calculated by referring to it. Here, since the opening degree of the purge control valve 71a is controlled by the ECU 50, the ECU 50 holds information regarding the opening degree of the purge control valve 71a as internal data. On the other hand, the degree of negative pressure in the purge passage 71 has a correlation with the engine load, and the relationship between the two is mapped into a characteristic map through experiments and the like for each vehicle. The engine load can be calculated based on the rotational speed data from the engine rotational speed sensor and the intake air amount data from the air flow meter 12e. That is, the degree of negative pressure in the purge passage 71 can be grasped based on data from various sensors, and the purge flow rate Qp can also be calculated based on external data and internal data. In this sense, the engine speed sensor, the various sensors including the air flow meter 12e, and the ECU 50 constitute "purge flow rate grasping means".
[0036]
In step 112, the ECU 50 calculates a temporary canister internal pressure Pc ′. In general, there is a close correlation between the canister internal pressure and the purge flow rate Qp in accordance with the characteristics of the atmospheric valve 70 of the canister, and the relationship between both can be made into a characteristic map through experiments and the like for each vehicle. The graph of FIG. 6 conceptually shows the relationship between Qp and Pc ′ in the characteristic map. The characteristic line drawn in this graph is almost a quadratic function curve (Pc ′ = A · Qp) over the entire assumed range of Qp and Pc ′. 2 + B, where A and B are arbitrary numbers). This is based on the law derived from Bernoulli's theorem, which is the fundamental theorem of fluid mechanics, "if the fluid density is constant, the pressure is proportional to the square of the flow velocity". Such a quadratic function characteristic map is held as internal data by the ECU 50, and by referring to this, regardless of the value of the purge flow rate Qp within the assumed variable range, an appropriate temporary value is obtained from the Qp value. The canister internal pressure Pc ′ can be calculated. The reason why the temporary canister internal pressure Pc ′ is merely “temporary” will become clear later. Further, if the quadratic term coefficient A and the zeroth term coefficient B in the quadratic function curve equation are respectively fixed to specific values, Pc ′ can be directly calculated from the value of Qp according to the above equation without preparing map format data. It can also be calculated.
[0037]
In step 113, the ECU 50 grasps the remaining amount of fuel in the fuel tank 30. There are various methods for determining the remaining amount of fuel, but the simplest method is to refer to the output of a fuel meter incorporated in the instrument panel of the vehicle driver's seat. The ECU 50 can grasp the remaining fuel amount based on the electrical output from the fuel meter. Alternatively, in the fuel vapor purge system, the remaining amount of fuel is determined based on the total volume of the fuel tank 30 and the time required to reduce the internal pressure of the tank from the atmospheric pressure level to a predetermined reduced pressure level (negative pressure introduction time). A method for estimating the amount is well known, and the remaining fuel amount may be indirectly grasped by this known method. In these senses, the ECU 50 constitutes fuel remaining amount grasping means.
[0038]
In step 114, the ECU 50 calculates a smoothing coefficient K as a correction coefficient from the remaining fuel amount obtained in the previous step. The technical significance of this “annealing coefficient K” will be described later. The ECU 50 holds in advance a trend map as shown in FIG. 7 as internal data, and determines the smoothing coefficient K from the remaining fuel amount with reference to this map. As shown in FIG. 7, the smoothing coefficient K approaches 1.0 as the amount of remaining fuel in the tank increases (that is, the volume of the gas phase portion decreases). On the other hand, the smaller the remaining amount of fuel in the tank (that is, the larger the volume of the gas phase portion), the closer the smoothing coefficient K approaches 0 (however, K is never zero).
[0039]
In step 115, the ECU 50 calculates a normal simulated canister internal pressure Pc by multiplying the smoothing coefficient K and the temporary canister internal pressure Pc ′ (Pc = K · Pc ′). That is, the annealing coefficient K is a kind of correction coefficient when calculating the normal simulated canister internal pressure Pc from the temporary canister internal pressure Pc ′. The correction coefficient itself is a variable parameter that is appropriately changed according to the remaining fuel amount as shown in step 114.
[0040]
The reason why the correction by the “annealing coefficient K” is necessary is as follows. In the description of the step 112, it has been described that there is a close correlation between the canister internal pressure and the purge flow rate Qp, and the relationship between the two is mapped through an experiment or the like. Is not provided with a pressure sensor for directly measuring its internal pressure, and a map cannot be created by directly measuring the correlation between the canister internal pressure and the purge flow rate Qp. Therefore, as an alternative measure, instead of the internal pressure of the canister alone, the bypass control valve 80a is opened, the tank internal pressure in a state where the canister 40 and the fuel tank 30 are communicated is measured by the pressure sensor 32, and the measured tank internal pressure The map is created by measuring the relationship with the purge flow rate Qp. That is, the temporary canister internal pressure Pc ′ is actually the internal pressure of the fuel tank in the communication state with the canister. For this reason, a gap naturally exists between the temporary canister internal pressure Pc ′ and the true canister internal pressure. The correction coefficient for filling the gap is the smoothing coefficient K, and the smoothing coefficient K is of a nature set so that the canister internal pressure can simulate the fuel tank internal pressure. As described above, the smoothing coefficient K is not the correlation map between the canister internal pressure and the purge flow rate Qp, but the actual condition associated with the alternative adoption of the correlation map between the fuel tank internal pressure and the purge flow rate Qp in the communication state with the canister. This is a correction coefficient to compensate for the deviation.
[0041]
Further, the reason why the smoothing coefficient K as the correction coefficient is variably set according to the remaining fuel amount is as follows. As described above, the tank internal pressure in the state where the bypass control valve 80a is opened and the canister 40 and the fuel tank 30 are in communication is measured by the pressure sensor 32, and the relationship between the measured tank internal pressure and the purge flow rate Qp is measured. When creating the correlation map, the case where the fuel remaining in the fuel tank 30 is about half (for example, 40%) is represented as an average state, and a plurality of maps are prepared for each fuel remaining amount. Do not mean. However, in reality, the remaining space volume (volume of the gas phase part) and the vapor-liquid equilibrium state of the fuel in the tank change depending on the amount of remaining fuel, which is related to the relationship between the tank internal pressure and the actual canister internal pressure. The effect on it cannot be ignored. As a currently known phenomenon, when the remaining amount of fuel in the fuel tank 30 is relatively large under the open state of the bypass control valve 80a, the change in the tank internal pressure (= temporary canister internal pressure Pc ′) due to the purge suction is compared. The gap between the temporary canister internal pressure Pc ′ obtained in step 112 and the actual canister internal pressure is also small. On the other hand, when the remaining amount of fuel in the fuel tank 30 is relatively small under the open state of the bypass control valve 80a, the change in the tank internal pressure (= temporary canister internal pressure Pc ′) due to the purge suction is relatively dull. The gap between the temporary canister internal pressure Pc ′ obtained at 112 and the actual canister internal pressure tends to increase (at least instantaneously, the pressure is not equalized). That is, if the smoothing coefficient K is variably set according to the amount of remaining fuel, the actual condition is met. The fact that the annealing coefficient K is large (that is, close to 1.0) means that the degree of correction (or annealing) for the temporary canister internal pressure Pc ′ is reduced. On the other hand, the fact that the annealing coefficient K is small (that is, close to 0) means that the degree of correction (or annealing) for the temporary canister internal pressure Pc ′ is increased.
[0042]
As described above, the simulated canister internal pressure Pc is calculated through the processing of steps 111 to 115, and the reliability and accuracy of the simulated canister internal pressure Pc as an estimated value of the canister internal pressure based on the purge flow rate Qp is ensured. In this sense, the ECU 50 constitutes a canister internal pressure detection unit that indirectly detects the internal pressure of the canister 40.
[0043]
Next, in step 121, the ECU 50 determines whether or not the elapsed time from the previous zero clear of the internal timer 54 has reached a predetermined time TM (for example, 15 seconds). If the predetermined time TM has elapsed at that time, the process of step 122 is executed. If the predetermined time TM has not been reached, the process of step 122 is skipped. That is, the process of step 122 is performed every predetermined time TM (for example, 15 seconds).
[0044]
Step 122 is a reset operation every predetermined time TM. Here, first, the internal timer 54 is cleared to zero. Further, the simulated canister internal pressure Pc obtained in step 110 is set as the temporary canister reference internal pressure Pcs, and the detected pressure (tank internal pressure Pt) of the pressure sensor 32 at that time is set as the temporary tank reference internal pressure Pts. That is, the simulated canister internal pressure Pc when the predetermined time TM has elapsed is stored as a provisional comparison reference value (or reference point) Pcs, and the tank internal pressure Pt when the predetermined time TM has elapsed is used as the temporary comparison reference value (or The reference point is stored as Pts (see FIG. 8). That is, in step 122, the temporary canister reference internal pressure Pcs and the temporary tank reference internal pressure Pts are updated every predetermined time TM.
[0045]
Steps 123 to 125 are a series of processes for counting the number of times the simulated canister internal pressure Pc has changed from the temporary canister reference internal pressure Pcs by a predetermined pressure value α or more. Specifically, in step 123, the absolute value of the difference ΔPc between the simulated canister internal pressure Pc and the temporary canister reference internal pressure Pcs at that time, that is, the absolute value of the amount of change in the canister internal pressure from the reference point is determined as a predetermined pressure value α ( For example, it is determined whether it is 0.67 kPa = 5.0 mmHg) or more. If the determination in step 123 is YES (positive), in step 124, the value C1 of the first counter 52 assigned for counting the number of canister internal pressure changes is incremented (added by 1). In the same manner, the zero clear of the internal timer 54 and the temporary canister reference internal pressure Pcs are reset (see FIG. 8). The predetermined pressure value α is set to a magnitude that can exclude the change in the simulated canister internal pressure Pc, which is only a slight fluctuation, from the count target.
[0046]
If the determination in step 123 is NO (No), the amount of change in the simulated canister internal pressure Pc and the tank internal pressure Pt is not checked at all (that is, the first and second counters 52 and 53 are not added or subtracted at all). Skip to step 141. This is because it is not appropriate to rely on the valve abnormality determination method of the present embodiment when the change in the simulated canister internal pressure Pc is too small.
[0047]
After step 125, the process proceeds to step 131 in FIG. In step 131, the absolute value of the difference ΔPt between the tank internal pressure Pt and the provisional tank reference internal pressure Pts at that time, that is, the absolute value of the change amount of the tank internal pressure from the reference point is the predetermined pressure value β as the first predetermined amount. It is determined whether or not (for example, 0.47 kPa = 3.5 mmHg) or more. If the determination in step 131 is YES, in step 132, the value C2 of the second counter 53 assigned for counting the number of tank internal pressure changes is incremented (added by 1). That is, when the determination at step 123 is YES and the determination at step 131 is YES, it is determined that the followability corresponding to the change in Pt with respect to the change in Pc is recognized (positive followability of the followability), and the counter values C1, C2 As a result, both are plus one. The predetermined pressure value β is set to a value smaller than the value α (β <α).
[0048]
On the other hand, if the determination in step 131 is NO, in step 133, the ECU 50 determines whether the tank internal pressure Pt (current Pt) at that time is larger than the detection lower limit L (= −4.0 kPa) of the pressure sensor 32. Determine whether or not. If the determination at step 133 is YES, the process proceeds to step 134. On the other hand, when the determination at step 133 is NO, that is, when the detected pressure is stuck to the lower limit value L, the actual tank internal pressure Pt may be lower than the lower limit value L, and the detected value of the pressure sensor 32 It is not possible to proceed to the determination of step 134 by trusting. Therefore, in that case, steps 134 and 135 are skipped.
[0049]
If the determination in step 133 is YES, in step 134, the ECU 50 determines that the absolute value of the difference ΔPt between the tank internal pressure Pt and the temporary tank reference internal pressure Pts, that is, the absolute value of the change amount of the tank internal pressure from the reference point is the second place. It is determined whether or not the pressure is less than a predetermined pressure value γ (for example, 0.11 kPa = 0.8 mmHg). If the determination in step 134 is YES, the value C2 of the second counter 53 is decremented (subtracted by 1) in step 135. That is, if the determination at step 123 is YES and both the determination at step 133 and step 134 are YES, it is determined that no clear followability is recognized in the change in Pt despite the sufficient Pc change (follow-up performance). The result of subtracting 1 from the counter value C2 despite the increase in the counter value C1. The predetermined pressure value γ is set to a value smaller than the value β (γ <β).
[0050]
If the determination in step 134 is NO, that is, if γ ≦ | ΔPt | <β, the second counter 53 is not added or subtracted at all. That is, in this case, the change in Pt is halfway despite a sufficient change in Pc, and it is impossible to positively affirm or deny the followability of the change in Pt with respect to the change in Pc. Therefore, the counter value C2 is maintained as it is despite the increase of the counter value C1.
[0051]
Prior to step 134 determination, the prior determination regarding the current Pt magnitude is performed at step 133 because the change amount ΔPt of the tank internal pressure does not actually satisfy the determination condition of step 134. This is to prevent the second counter value C2 from being decremented by mistake. More specifically, if the purge suction is strong (for example, if the remaining amount of fuel is high and the engine is in a high load operation state) in a state where the bypass control valve 80a is abnormally fixed in an open state, The tank internal pressure Pt may fall below the detection lower limit L of the pressure sensor 32. In such a case, the change amount ΔPt of the tank internal pressure should not satisfy the determination condition of step 134, but because the detection lower limit L of the pressure sensor 32 is higher than the actual tank internal pressure Pt. In addition, there may occur a situation where the change amount ΔPt of the tank internal pressure is apparently zero. Then, the second counter value C2 is decremented, so that it becomes impossible to reach the determination result (conclusion that the valve is open abnormally) with the follow-up correlation of the change in Pt with respect to the change in Pc in relation to the processing in step 141 and later described later. Even if it can be reached, there is a risk that it will be extremely slow. In order to avoid such a problem, an algorithm is employed in which the decrement of the second counter value C2 is avoided when the determination at step 133 is NO.
[0052]
After the processing of step 132, 133, 134 or 135, in step 136, the ECU 50 resets the temporary tank reference internal pressure Pts in the same manner as in step 122, and prepares for the determination in the next cycle. After step 136 or after the determination at step 123 is NO, the process proceeds to a final determination procedure after step 141.
[0053]
In step 141, it is determined whether or not the value C1 of the first counter is equal to a predetermined determination value DA (for example, 10 times). When the first counter value C1 is less than the determination value DA, it is considered that the number of changes in the simulated canister internal pressure Pc has not reached the prescribed number and that there is no appropriate abnormality diagnosis, and whether or not there is an abnormality in the valve. The interrupt processing shown in FIGS. 4 and 5 is temporarily terminated without making any diagnosis. That is, the determination value DA is the minimum prescribed number for ensuring statistical reliability in determining the followability of the change in Pt with respect to the change in Pc. Naturally, increasing the determination value DA statistically increases the reliability of the determination, but on the other hand, it takes a certain amount of time to reach a conclusion.
[0054]
If the determination in step 141 is YES (C1 = DA), it is determined that the number of changes in the simulated canister internal pressure Pc has reached a specified number that allows appropriate abnormality diagnosis, and the determination in step 142 is performed. In step 142, it is determined whether or not the value C2 of the second counter is equal to or greater than a predetermined determination value DB (for example, 7 times). This determination value DB is set to a value equal to the determination value DA (DB = DA) or a value close thereto (provided that DB <DA).
[0055]
If the determination in step 142 is YES, it is determined that the bypass control valve 80a is broken in the open state (open abnormality) (step 143). The satisfaction of the determination condition of step 142 means that the tank internal pressure change count C2 is equal to or very close to the canister internal pressure change count C1, and the change trend of the simulated canister internal pressure Pc and the tank internal pressure Pt change. This is because it shows that there is a high correlation with the trend, that is, it is possible to reasonably recognize the followability of the Pt change with respect to the Pc change. Even if a valve closing command is issued to the bypass control valve 80a provided in the passage connecting the fuel tank 30 and the canister 40, there is a close correlation between the change trends of the two internal pressures Pc and Pt. This means that the two regions are clearly in communication, and it can be determined that there is a high possibility that the bypass control valve 80a is open and malfunctioning. In this case, the processing of steps 141 and 142 implicitly obtains the correlation rate or tracking rate R calculated by C2 / C1, and the correlation rate R is equal to or greater than a predetermined threshold (in this example, 7/10 = 70% or more) can be understood as a process for determining that the bypass control valve 80a is abnormally open. When it is determined that the opening is abnormal, a warning display (for example, installed in the instrument panel of the vehicle) for notifying the person of the abnormality of the fuel vapor purge system is turned on.
[0056]
On the other hand, if the determination in step 142 is NO, it is determined that the bypass control valve 80a has no abnormality in the open state (normal) (step 144). This is regarded as such as a flip in the case of an abnormal opening. That is, not satisfying the determination condition of step 142 means that there is no significant correlation between the change trend of the simulated canister internal pressure Pc and the change trend of the tank internal pressure Pt, that is, the Pt change relative to the Pc change. This is because it indicates that it cannot be asserted until followability is reasonably recognized. In terms of the correlation rate R, the ratio R does not reach a predetermined threshold (70% in this example). Accordingly, it cannot be asserted that the bypass control valve 80a is in an abnormally open state and the fuel tank 30 and the canister 40 are in communication with each other. It is judged passively that it has been. Incidentally, when the bypass control valve 80a is normally closed, the fuel tank 30 should be in an isolated space, and in this case, the tank internal pressure Pt is substantially constant as shown by a one-dot chain line in FIG. The value should be maintained.
[0057]
By the way, the predetermined time TM of step 121 in FIG. 4 is understood to be the time limit until the timer is cleared and the provisional reference internal pressures Pcs and Pts are forcibly reset in step 122 when the determination of step 123 is not easy. be able to. That is, in the diagnostic procedure of FIGS. 4 and 5, if the change amount ΔPc of the simulated canister internal pressure is not greater than the predetermined pressure value α within the time limit, a meaningful (or suitable for diagnosis) change in the simulated canister internal pressure can be obtained. It is assumed that there was not, and the diagnosis is performed again without changing the count value. It is meaningless even if the step 123 determination is YES over a long time. A preferable range of the predetermined time TM as the time limit is empirically a range of 10 to 20 seconds (preferably around 15 seconds).
[0058]
(Effect) According to the present embodiment, the following effects can be obtained.
In the fuel vapor purge system of the present embodiment, the simulated canister internal pressure Pc as an estimated value of the canister internal pressure can be obtained by calculation processing based on information such as the purge flow rate Qp, the remaining fuel amount, and the smoothing coefficient K. That is, it is not necessary to provide a special pressure sensor for measuring the internal pressure of the canister 40, and it is possible to suppress an increase in cost associated with an increase in the number of assembly steps required to ensure the airtightness of the sensor (reduction in manufacturing cost). .
[0059]
The smoothing coefficient K for correcting the temporary canister internal pressure Pc ′ derived from the purge flow rate Qp by referring to the map is variably set according to the remaining amount of fuel in the fuel tank 30. For this reason, even if the remaining fuel amount at the time of valve abnormality diagnosis deviates from the remaining fuel condition at the time of acquiring the map data of Qp vs. Pc ′, the deviation is compensated by the variable smoothing coefficient K, so that the simulated canister The calculated value of the internal pressure Pc can reflect the true canister internal pressure almost accurately. Therefore, the accuracy of valve abnormality diagnosis is improved.
[0060]
The characteristic line drawn in the map of Qp vs. Pc ′ (see FIG. 6) is a quadratic function curve, and the above-mentioned physical law “if the fluid density is constant, the pressure is proportional to the square of the flow velocity” It matches. For this reason, even if the purge flow rate Qp changes in a wide range, the temporary canister internal pressure Pc ′ can be accurately specified over almost all of the wide range. In particular, even when the vehicle engine is in a high load operation state and the purge flow rate Qp is large, the correct temporary canister internal pressure Pc ′ can be obtained from the purge flow rate Qp at that time. That is, even when the purge flow rate Qp increases (or decreases), the calculated value of the simulated canister internal pressure Pc does not greatly deviate from the actual canister internal pressure.
[0061]
As described above, when the detected value of the pressure sensor 32 indicates the detection lower limit L (that is, when the determination at step 133 is NO), the detected value of the sensor does not reflect the actual tank internal pressure. In view of the above, an algorithm is employed in which the decrement of the second counter value C2 is avoided. For this reason, an erroneous determination that there is no followability or correlation in the presence of the followability or correlation of the tank internal pressure Pt with respect to the change in the simulated canister internal pressure Pc can be avoided. Can do. Further, even when no erroneous determination is made, it is possible to prevent the time required to reach the correct determination from becoming extremely long.
[0062]
In the present embodiment, the valve (bypass) to be diagnosed is determined based on whether or not the tank internal pressure Pt follows the change in the simulated canister internal pressure Pc or whether there is a close correlation between the Pc change and the Pt change. The presence or absence of an abnormal opening of the control valve 80a) is diagnosed. That is, regardless of the absolute value of Pt, it is possible to diagnose the presence or absence of an abnormal valve opening by focusing only on the relative relationship between Pc and Pt. Thus, since the vehicle, engine, or tank internal pressure Pt is not determined as a precondition for entering the diagnosis process, for example, the valve abnormality diagnosis is performed even when the vehicle is traveling on a rough road. It can be carried out. According to the present embodiment, it is possible to frequently perform abnormality diagnosis without being restricted by the establishment of strict preconditions.
[0063]
Even when it is determined that the valve to be diagnosed is in an abnormal open state, there is a statistically reasonable correlation between the change trend of the simulated canister internal pressure Pc and the change trend of the tank internal pressure Pt. This is a condition for judgment. That is, the valve opening abnormality is determined only when the correlation rate R is large enough to be statistically certain. Therefore, it is excellent in accuracy and reliability of valve abnormality diagnosis.
[0064]
(Another example) The above embodiment may be modified as follows.
Only in the invention described in claim 7, the canister 40 is provided with the second pressure sensor to measure the canister internal pressure without relying on the simulated canister internal pressure Pc which is an estimated value of the internal pressure based on indirect data. (It may be detected directly). In this case, the second pressure sensor serves as canister internal pressure detection means.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel vapor purge system and its abnormality diagnosis device.
FIG. 2 is a block diagram showing an outline of an electrical configuration related to abnormality diagnosis.
FIG. 3 is a timing chart showing an outline of leakage diagnosis of a purge system.
FIG. 4 is a flowchart of a valve abnormality diagnosis procedure.
FIG. 5 is a flowchart of a valve abnormality diagnosis procedure following FIG. 4;
FIG. 6 is a graph showing the correlation between the purge flow rate and the temporary canister internal pressure.
FIG. 7 is a graph that suggests a correspondence relationship between the remaining amount of fuel and the smoothing coefficient.
FIG. 8 is a timing chart showing several patterns related to the correlation between the canister internal pressure and the tank internal pressure when the valve is abnormal.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Engine, 12 ... Intake passage, 12e ... Air flow meter (purge flow rate grasping means), 20 ... Fuel vapor purge system, 30 ... Fuel tank, 32 ... Pressure sensor (tank internal pressure detecting means), 40 ... Canister, 50 ... ECU (Fuel remaining amount grasping means, purge flow amount grasping means, canister internal pressure detecting means and diagnostic control means), 52... First counter, 53... Second counter, 71... Purge passage, 72. 80a ... Bypass control valve (valve to be diagnosed), C1 ... First counter value, C2 ... Second counter value, K ... Smoothing coefficient (correction coefficient), L ... Detection lower limit value, R ... Correlation rate.

Claims (7)

燃料タンク、キャニスタ、前記キャニスタに大気を導入する通路、前記キャニスタからエンジン吸気通路へ燃料蒸気をパージするパージ通路、前記キャニスタと燃料タンクとをつなぐバイパス通路及びそのバイパス通路に設けられたバイパス制御弁を備えてなる燃料蒸気パージシステムに組み込まれる異常診断装置であって、
前記燃料タンクの内圧を検知するためのタンク内圧検知手段と、
前記燃料タンクでの燃料残量を把握するための燃料残量把握手段と、
前記キャニスタからエンジン吸気通路への燃料蒸気のパージ流量を把握するためのパージ流量把握手段と、
前記タンク内圧検知手段が検知した燃料タンク内圧と、キャニスタ内圧とに基づいて当該燃料蒸気パージシステムの構成要素に異常があるか否かを診断する診断制御手段とを備え、
前記診断制御手段は、前記燃料残量把握手段が把握した燃料残量に応じて補正係数を可変設定すると共に、この補正係数と前記パージ流量把握手段が把握したパージ流量とに基づいて前記キャニスタ内圧としての模擬キャニスタ内圧を算出する
ことを特徴とする燃料蒸気パージシステムの異常診断装置。
A fuel tank, a canister, a passage for introducing air into the canister, a purge passage for purging fuel vapor from the canister to an engine intake passage, a bypass passage for connecting the canister and the fuel tank, and a bypass control valve provided in the bypass passage An abnormality diagnosis apparatus incorporated in a fuel vapor purge system comprising:
Tank internal pressure detection means for detecting the internal pressure of the fuel tank;
Fuel remaining amount grasping means for grasping the fuel remaining amount in the fuel tank;
A purge flow rate grasping means for grasping a purge flow rate of fuel vapor from the canister to the engine intake passage;
Diagnostic control means for diagnosing whether there is an abnormality in the components of the fuel vapor purge system based on the fuel tank internal pressure detected by the tank internal pressure detection means and the canister internal pressure;
The diagnostic control means variably sets a correction coefficient according to the fuel remaining amount grasped by the fuel remaining amount grasping means, and the canister internal pressure based on the correction coefficient and the purge flow amount grasped by the purge flow amount grasping means. An apparatus for diagnosing abnormality of a fuel vapor purge system, characterized in that the internal pressure of a simulated canister is calculated as
前記診断制御手段は、パージ流量と仮キャニスタ内圧との相関関係に関するマップを内部データとして保持しており、そのマップを参照することにより前記パージ流量把握手段が把握したパージ流量から仮キャニスタ内圧を算出し、その算出された仮キャニスタ内圧に前記補正係数を乗算することにより模擬キャニスタ内圧を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の燃料蒸気パージシステムの異常診断装置。
The diagnostic control means holds a map relating to the correlation between the purge flow rate and the temporary canister internal pressure as internal data, and calculates the temporary canister internal pressure from the purge flow rate grasped by the purge flow rate grasping means by referring to the map. 2. The abnormality diagnosis device for a fuel vapor purge system according to claim 1, wherein the simulated canister internal pressure is calculated by multiplying the calculated temporary canister internal pressure by the correction coefficient.
前記診断制御手段は、キャニスタを含む該パージシステム全体に吸引負圧を及ぼすと共に前記バイパス制御弁に対し閉弁指令を発した状況の下で、模擬キャニスタ内圧の変化に対して燃料タンク内圧の有意な追従が統計的に認められる場合に、前記バイパス制御弁が開状態で固着する異常を生じているものと判定する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料蒸気パージシステムの異常診断装置。
The diagnosis control means applies a negative suction pressure to the entire purge system including the canister and issues a valve closing command to the bypass control valve. The abnormality diagnosis of the fuel vapor purge system according to claim 1 or 2, wherein when the follow-up is statistically recognized, it is determined that an abnormality occurs in which the bypass control valve is stuck in an open state. apparatus.
燃料タンク、キャニスタ、前記キャニスタに大気を導入する通路、前記キャニスタからエンジン吸気通路へ燃料蒸気をパージするパージ通路、前記キャニスタと燃料タンクとをつなぐバイパス通路及びそのバイパス通路に設けられたバイパス制御弁を備えてなる燃料蒸気パージシステムに組み込まれる異常診断装置であって、
前記燃料タンクの内圧を検知するためのタンク内圧検知手段と、
前記キャニスタからエンジン吸気通路への燃料蒸気のパージ流量を把握するためのパージ流量把握手段と、
前記タンク内圧検知手段が検知した燃料タンク内圧と、キャニスタ内圧とに基づいて当該燃料蒸気パージシステムの構成要素に異常があるか否かを診断する診断制御手段とを備え、
前記診断制御手段は、仮キャニスタ内圧がパージ流量の二次関数となるように両者が関連付けられたマップ又は式を内部データとして保持しており、そのマップ又は式を用いて前記パージ流量把握手段が把握したパージ流量から仮キャニスタ内圧を算出し、その算出された仮キャニスタ内圧と補正係数とに基づいて前記キャニスタ内圧としての模擬キャニスタ内圧を算出する
ことを特徴とする燃料蒸気パージシステムの異常診断装置。
A fuel tank, a canister, a passage for introducing air into the canister, a purge passage for purging fuel vapor from the canister to an engine intake passage, a bypass passage for connecting the canister and the fuel tank, and a bypass control valve provided in the bypass passage An abnormality diagnosis apparatus incorporated in a fuel vapor purge system comprising:
Tank internal pressure detection means for detecting the internal pressure of the fuel tank;
A purge flow rate grasping means for grasping a purge flow rate of fuel vapor from the canister to the engine intake passage;
Diagnostic control means for diagnosing whether there is an abnormality in the components of the fuel vapor purge system based on the fuel tank internal pressure detected by the tank internal pressure detection means and the canister internal pressure;
The diagnostic control means holds, as internal data, a map or an expression in which the temporary canister internal pressure is a quadratic function of the purge flow rate, and the purge flow rate grasping means uses the map or the expression. An abnormality diagnosing device for a fuel vapor purge system, wherein a temporary canister internal pressure is calculated from the grasped purge flow rate, and a simulated canister internal pressure is calculated as the canister internal pressure based on the calculated temporary canister internal pressure and a correction coefficient .
前記診断制御手段が内部データとして保持しているマップ又は式は、前記バイパス制御弁の開弁時に当該パージシステムに吸引負圧を及ぼした状態で、そのときのパージ流量と、タンク内圧検知手段が検知するタンク内圧との関係を実測して得たデータに基づいて作成されている
ことを特徴とする請求項4に記載の燃料蒸気パージシステムの異常診断装置。
The map or expression held as internal data by the diagnostic control means is a state in which a negative suction pressure is applied to the purge system when the bypass control valve is opened, and the purge flow rate at that time and the tank internal pressure detection means are The abnormality diagnosis device for a fuel vapor purge system according to claim 4, wherein the abnormality diagnosis device is prepared based on data obtained by actually measuring a relationship with a tank internal pressure to be detected.
前記診断制御手段は、キャニスタを含む該パージシステム全体に吸引負圧を及ぼすと共に前記バイパス制御弁に対し閉弁指令を発した状況の下で、模擬キャニスタ内圧の変化に対して燃料タンク内圧の有意な追従が統計的に認められる場合に、前記バイパス制御弁が開状態で固着する異常を生じているものと判定する
ことを特徴とする請求項4又は5に記載の燃料蒸気パージシステムの異常診断装置。
The diagnosis control means applies a negative suction pressure to the entire purge system including the canister and issues a valve closing command to the bypass control valve. 6. The abnormality diagnosis of a fuel vapor purge system according to claim 4 or 5, wherein when the follow-up is statistically recognized, it is determined that an abnormality occurs in which the bypass control valve is stuck in an open state. apparatus.
燃料タンク、キャニスタ、前記キャニスタに大気を導入する通路、前記キャニスタからエンジン吸気通路へ燃料蒸気をパージするパージ通路、前記キャニスタと燃料タンクとをつなぐバイパス通路及びそのバイパス通路に設けられたバイパス制御弁を備えてなる燃料蒸気パージシステムに組み込まれる異常診断装置であって、
前記キャニスタの内圧を検知するためのキャニスタ内圧検知手段と、
前記燃料タンクの内圧を検知するためのタンク内圧検知手段と、
キャニスタ内圧の変化回数をカウントするための第1カウンタと、
燃料タンク内圧の変化回数をカウントするための第2カウンタと、
前記キャニスタを含む該パージシステム全体に吸引負圧を及ぼすと共に前記バイパス制御弁に対し閉弁指令を発した状況の下で前記二つのカウンタの動作を許容し、前記第2カウンタの値を前記第1カウンタの値で除して得られる相関率が所定の閾値以上となるときに前記バイパス制御弁が開状態で固着する異常を生じているものと判定する診断制御手段とを備えており、
前記診断制御手段は、燃料タンク内圧の変化量が第1の所定量以上の場合に第2カウンタをインクリメントし、燃料タンク内圧の変化量が第2の所定量未満であり且つそのときの燃料タンク内圧が前記タンク内圧検知手段の検出下限値よりも大きい場合に第2カウンタをデクリメントし、これらインクリメント条件もデクリメント条件も充足しない場合には第2カウンタ値を維持する
ことを特徴とする燃料蒸気パージシステムの異常診断装置。
A fuel tank, a canister, a passage for introducing air into the canister, a purge passage for purging fuel vapor from the canister to an engine intake passage, a bypass passage for connecting the canister and the fuel tank, and a bypass control valve provided in the bypass passage An abnormality diagnosis apparatus incorporated in a fuel vapor purge system comprising:
Canister internal pressure detecting means for detecting the internal pressure of the canister;
Tank internal pressure detection means for detecting the internal pressure of the fuel tank;
A first counter for counting the number of changes in the canister internal pressure;
A second counter for counting the number of changes in the fuel tank internal pressure;
The negative counter is allowed to operate under a situation where a suction negative pressure is applied to the entire purge system including the canister and a valve closing command is issued to the bypass control valve, and the value of the second counter is set to the second counter value. Diagnostic control means for determining that the bypass control valve is stuck in an open state when a correlation rate obtained by dividing by one counter value is equal to or greater than a predetermined threshold,
The diagnosis control means increments the second counter when the change amount of the fuel tank internal pressure is equal to or greater than the first predetermined amount, and the change amount of the fuel tank internal pressure is less than the second predetermined amount and the fuel tank at that time The fuel vapor purge, wherein the second counter is decremented when the internal pressure is larger than the detection lower limit value of the tank internal pressure detecting means, and the second counter value is maintained when neither the increment condition nor the decrement condition is satisfied. System abnormality diagnosis device.
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