JP4346285B2 - 容器特に自動車タンク通気装置の気密検査方法および装置並びに診断ユニット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、それぞれの独立請求項の上位概念に記載の容器特に自動車タンク通気装置の機能性の検査方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
種々の技術分野において、容器はその気密性について定期的に検査されなければならない。したがって、化学プロセス技術においては例えば液体容器またはガス容器が検査され、または自動車技術においてはタンク装置が同様に検査される。
【０００３】
自動車の組立において、例えば米国においては将来内燃機関の運転に対してより厳しい法規が適用される。この法規により、ガソリンのような揮発性燃料が使用される自動車は、タンク内ないし全体燃料タンク装置内に場合により存在する０．５ｍｍの大きさの漏れを搭載手段により検出可能な検査装置を有していることが必要となる。
【０００４】
このような自動車タンク通気装置の気密検査方法が、例えば文献米国特許第５３４９９３５号、ドイツ特許公開第１９６３６４３１．０号、ドイツ特許公開第１９８０９３８４．５号およびドイツ特許公開第１９６２５７０２号から既知である。このような方法においては、タンク通気装置に正圧（すなわち、過圧）が与えられ且つそれに続く圧力経過の評価により、場合により漏れの存在が推測される。
【０００５】
さらに、日本特許出願第平６−１７３８３７号および米国特許第５３４７９７１号から同様な方法が既知であり、これらの方法においてはタンク通気装置に基準漏れ部が接続され、基準漏れがあるときの測定と基準漏れがないときの測定との比較により漏れの存在に関する判定が行われる。
【０００６】
さらに、ドイツ特許公開第１９６３６４３１．０号から、電気駆動ポンプと０．５ｍｍの断面サイズの基準漏れ部との間の範囲内に動圧を形成し、この動圧がポンプ回転速度を低下させ且つ同時にポンプの電流消費量を増大させることになる。このとき設定された定常電流の値が測定され且つ中間記憶され、それに続いてポンプの供給空気流れが切換弁により基準漏れ部をバイパスしてタンク内に供給される。タンクが気密である場合、基準漏れ部に抗して供給するときよりも高い圧力が形成される。したがって、ポンプの電流消費量は基準漏れ部の場合よりも高くなる。これに対して、０．５ｍｍより大きい開口断面を有する漏れがある場合、形成された圧力は基準圧力より低くなり、したがって電流消費量はより小さくなる。
【０００７】
さらに、特開２００２−４９５９号（特許庁書類番号第１００１８４４１．３号を有する未公開ドイツ特許出願）から、上記の基準測定原理に準拠しているがタンク通気装置内に与えられた負圧により気密検査を実行することが既知である。
【０００８】
したがって、上記の方法および装置においては、間接的にのみ、しかもポンプの上記動力消費量により漏れの存在が推測される。これは、漏れ診断結果が、それに対応して、例えばポンプ電流に対する湿度の影響のように、使用されるポンプの特性の関数であるという欠点を有している。この場合、測定電流はもはやそれぞれ存在する圧力状態に対応せず、これが気密性レベルの診断を誤らせることになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、冒頭記載の方法ないし装置を、従来技術の上記の欠点特に上記の診断ミスが回避されるように改善することが本発明の課題である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この課題は独立請求項の特徴により解決される。有利な実施態様が従属請求項に記載されている。
【００１１】
本発明の本質は、気密性測定においてのみならず基準測定においても正圧（過圧）ないし負圧がただ１つの圧力センサにより測定されることにある。基準測定に対してのみならず容器において実行される本来の気密性測定に対してもまたただ１つの圧力センサを使用することにより、上記の両方の診断過程の間の確実な校正が自動的に行われる。
【００１２】
上記の基準測定原理を使用することにより、両方の診断過程において実行される直接圧力測定に基づき、測定ミスないし診断ミスは有効に回避される。即ち、漏れ診断は例えば、それぞれ使用されるポンプの電流特性例えばポンプ・モータの電気特性とは無関係に行われ、したがって既知の方法よりも確実であり、妨害を受けることはない。
【００１３】
圧力センサ側で測定された圧力信号の時間経過により、特にポンプの機能能力例えばポンプ・ベーンの固着を診断することができる。
容器内の圧力上昇により漏れ診断が行われたのちに、ポンプを停止することにより、弁の位置を変えないまま、圧力降下勾配を、ポンプを含む全体タンク装置の気密性のより正確な検査に使用することができる。
【００１４】
ある実施態様により、基準漏れ部は、それが開かれた状態において、容器ないしタンク通気装置と気密をなして結合されているように設けられている。この手段により、特に、正圧（過圧）により漏れ診断が実行された場合に基準漏れ部から流出する蒸気媒体ないしガス媒体は容器ないしタンク通気装置の内部に残留し、したがって汚染蒸気ないし汚染ガスが大気に放出されないことが保証される。これにより、少なくとも１つの他の受動フィルタを節約することができる。
【００１５】
以下に本発明を図面により一実施態様について詳細に説明するが、これから本発明の他の特徴および利点が明らかになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１に略図で示したタンク通気装置はタンク１０を含み、タンク１０はタンク接続配管１２を介して活性炭フィルタ１４と結合されている。（図示されていない）内燃機関の吸気管１６は、同様に活性炭フィルタ１４を介して、吸込配管１８によりタンク通気弁２０を介してタンク１０と結合されている。
【００１７】
（図示されていない）内燃機関の運転において、またはタンク１０の給油においてタンク内に揮発性炭化水素蒸気が形成され、揮発性炭化水素蒸気は配管１２を介して活性炭フィルタ１４に到達し、および活性炭フィルタ１４内に既知のように可逆的にに結合される。
【００１８】
（図示されていない）制御ユニットによりタンク通気弁２０が時々開かれるように操作され且つ同時に切換弁３２が操作されたとき、外気（すなわち、フレッシュ・エア）２２が大気から活性炭フィルタ１４を通過して吸い込まれ、ここで活性炭フィルタ１４内に場合により蓄積されている燃料は吸込空気に放出され、およびこれにより活性炭フィルタ１４は再生される。さらに、受動フィルタ２４が設けられ、受動フィルタ２４は、装置を、ないし活性炭フィルタ１４の前方に接続されている配管２６、２６′を車両周囲の大気と結合している。
【００１９】
タンク通気装置の気密性を診断するために、活性炭フィルタ１４と結合されている漏れ診断ユニット２８が設けられている。図示のタンク通気装置の内部における診断ユニットの図示の位置は例として示されているにすぎず、診断ユニットは、技術的適用例に応じてそれぞれ、他の位置に例えばタンク１０に直接設けられてもよいことを注記しておく。
【００２０】
図示の診断ユニット２８は（図示されていない）制御ユニットにより操作されるベーン・ポンプ３０を有している。ベーン・ポンプ３０は好ましいポンプ・タイプを示したにすぎず、例えば膜ポンプ等のような他のポンプ・タイプにより置き換えることが可能であることは明らかである。ポンプの前方に切換弁３２例えば３／２方弁（すなわち、３ポート・２位置切換弁）が設けられている。切換弁３２に並列に設けられた別の分岐配管３４内に基準漏れ部３６が設けられている。基準漏れ部３６のそれぞれの寸法は、それが検出すべき漏れの大きさにほぼ対応するように選択されている。冒頭記載の米国法規の場合、それによれば基準漏れ部は０．５ｍｍの開口断面を有している。
【００２１】
切換弁３２は２つの切換位置を有している。第１の位置（図１参照）においては、２つの診断過程のうちの第１の診断過程により基準測定が実行される。この基準測定においては、切換弁３２はポンプ３０と活性炭フィルタ１４との間で完全に閉じられているので、圧力センサ４０は、操作されたポンプ３０により基準漏れ部３６の前方に発生された動圧、即ちポンプ３０と圧力センサ４０との間の結合配管４２内の動圧を測定する。
【００２２】
第２の弁位置（切換弁３２が図１において右方向に移動いた状態）においては、切換弁３２はポンプ３０と活性炭フィルタ１４との間で開き、ポンプ３０は、圧力を導くことができるように活性炭フィルタ１４を介してタンク１０と結合される。したがって、このとき、外気がタンク１０内に供給される。ポンプ３０によりフレッシュ・エア（すなわち、外気）をタンク１０内に供給している間に、即ち両方の前記診断過程のうちの第２の診断過程の間に、切換弁３２の前方に形成された動圧が圧力センサ４０により測定される。
【００２３】
診断圧力の決定に対してのみならず基準圧力の決定に対してもただ１つの圧力センサ４０が使用されることにより、これらの両方の圧力の比から直接且つ明確にタンク１０内の漏れの存在を推測可能であることを強調しておく。
【００２４】
さらに、診断ユニット２８は、既知のように、ポンプ３０の前方で圧力センサ４０によりそれぞれ決定された動圧の時間経過を評価するための（図示されていない）計算モジュールを有している。この場合、計算モジュールは通常のマイクロ・コントローラまたはプロセッサであるので、これについてはここでは詳細に説明する必要がない。
【００２５】
さらに、場合によりポンプ３０のベーンが固着したままとなったとき、これにより圧力信号を時間的に変動させるので、同様にこの圧力信号がポンプ３０の対応機能モニタリングに使用可能であることを注記しておく。
【００２６】
さらに、切換弁３２の第１の位置においては、タンク診断の代わりに、活性炭フィルタ１４の前記再生もまた実行可能であり、このときは同時にタンク通気弁２０が開かれていることを注記しておく。
【００２８】
なお、上記実施態様においては、基準漏れ部の開口寸法（開口部分の直径寸法）は一定であり、切換弁３２の切り換え位置とは無関係に、基準漏れ部３６は常に一定に開口しているものとした。すなわち、切換弁３２が第２の弁位置にあっても、基準漏れ部３６は開口していることになる。しかし、この場合、基準漏れ部３６の開口寸法は、第２の弁位置にある切換弁３２の開口寸法（開口部分の直径寸法）と比較して小さい。
【００２９】
もっとも、基準漏れ部３６を開閉可能なような弁（たとえば、磁石滑り弁など）を設けて、切換弁３２が第１の弁位置にあるとき、かかる弁を開いて基準漏れ部３６を開口させ、切換弁３２が第２の弁位置にあるとき、かかる弁を閉じて基準漏れ部３６を閉鎖させるようにしてもよい。この場合、基準漏れ部３６を開閉させる弁は、切換弁３２と連動させることもできる。
【００３０】
最後に、冒頭記載のように、タンク１０ないしタンク通気装置の診断が負圧により行われる場合は、ポンプ３０の加圧方向がそれに対応して逆転され、その他のことはそれに対応して実行されることを注記しておく。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により使用される方法および装置が適用されるタンク通気装置の系統図である。
【符号の説明】
１０ 容器（タンク）
１２、１８、２６、２６′、４２ 配管
１４ 吸着フィルタ（活性炭フィルタ）
１６ 吸気管
２０ タンク通気弁
２２ フレッシュ・エア
２４ 受動フィルタ
２８ 漏れ診断ユニット
３０ 圧力源（ベーン・ポンプ）
３２ 切換弁
３４ 分岐配管
３６ 基準漏れ部
４０ 圧力センサ

Claims (5)

1. 容器（１０）内に正圧または負圧を与え且つ正圧または負圧の時間経過を測定することにより気密性測定が実行され並びに同様に基準漏れ部（３６）により基準測定が実行され、および気密性測定および基準測定の結果の比較により容器（１０）の非気密性の存在が推測される、自動車タンク通気装置の気密検査方法において、
   気密性測定および基準測定において、正圧ないし負圧がただ１つの圧力センサ（４０）により測定されており、
   圧力源（３０）の入口が、外気（２２）を取り入れる第１の通気配管（２６）に接続されており、
   切換弁（３２）に並列に設けられた分岐配管（３４）内に基準漏れ（３６）が設けられており、
   圧力源（３０）の出口が、結合配管（４２）を介して切換弁（３２）の入口に接続されており、
   圧力源（３０）の出口は、また、結合配管（４２）と該結合配管（４２）から分岐した分岐配管（３４）とを介して、基準漏れ部（３６）の入口に接続されており、
   圧力センサ（４０）は、結合配管（４２）内の動圧を測定でき、
   切換弁（３２）の出口は、第２の通気配管（２６’）に接続されており、
   基準漏れ部（３６）の出口は、分岐配管（３４）を介して、第２の通気配管（２６’）に接続されており、
   第２の通気配管（２６’）は、吸着フィルタ（１４）を介して容器（１０）に接続されており、
   切換弁（３２）は、その第１の位置において、圧力源（３０）の出口と第２の通気配管（２６’）との間の連通を遮断し、これによって、圧力源（３０）の出口は、結合配管（４２）と基準漏れ部（３６）と分岐配管（３４）と第２の通気配管（２６’）と吸着フィルタ（１４）とを介して、容器（１０）に接続され、その結果、基準漏れ部（３６）を介して容器（１０）に圧力源（３０）により正圧又は負圧の一方が与えられ、
   切換弁（３２）は、その第２の位置において、圧力源（３０）の出口と第２の通気配管（２６’）との間を連通し、これによって、圧力源（３０）の出口は、結合配管（４２）と該切換弁（３２）と第２の通気配管（２６’）と吸着フィルタ（１４）とを介して、容器（１０）に接続され、その結果、基準漏れ部（３６）を介することなく容器（１０）に圧力源（３０）により正圧又は負圧の一方が与えられ、
   切換弁（３２）の第１の位置において、基準漏れ部（３６）の入口側に発生する圧力経過が、結合配管（４２）を通して圧力センサ（４０）により測定され、
   切換弁（３２）の第２の位置において、切換弁（３２）の入口側に発生する圧力経過が、結合配管（４２）を通して圧力センサ（４０）により測定され、
   基準漏れ部（３６）の入口側に発生する圧力経過と、切換弁（３２）の入口側に発生する圧力経過とを比較して、これから容器（１０）の非気密性を推測することを特徴とする自動車タンク通気装置の気密検査方法。
2. 容器（１０）内に正圧または負圧を与え且つ正圧または負圧の時間経過を測定することにより気密性測定が実行され並びに同様に基準漏れ部（３６）により基準測定が実行され、および気密性測定および基準測定の結果の比較により容器（１０）の非気密性の存在が推測される、自動車タンク通気装置の気密検査装置において、
   気密性測定および基準測定において、正圧ないし負圧がただ１つの圧力センサ（４０）により測定されており、
   圧力源（３０）の入口が、外気（２２）を取り入れる第１の通気配管（２６）に接続されており、
   切換弁（３２）に並列に設けられた分岐配管（３４）内に基準漏れ（３６）が設けられており、
   圧力源（３０）の出口が、結合配管（４２）を介して切換弁（３２）の入口に接続されており、
   圧力源（３０）の出口は、また、結合配管（４２）と該結合配管（４２）から分岐した分岐配管（３４）とを介して、基準漏れ部（３６）の入口に接続されており、
   圧力センサ（４０）は、結合配管（４２）内の動圧を測定でき、
   切換弁（３２）の出口は、第２の通気配管（２６’）に接続されており、
   基準漏れ部（３６）の出口は、分岐配管（３４）を介して、第２の通気配管（２６’）に接続されており、
   第２の通気配管（２６’）は、吸着フィルタ（１４）を介して容器（１０）に接続されており、
   切換弁（３２）は、その第１の位置において、圧力源（３０）の出口と第２の通気配管（２６’）との間の連通を遮断し、これによって、圧力源（３０）の出口は、結合配管（４２）と基準漏れ部（３６）と分岐配管（３４）と第２の通気配管（２６’）と吸着フィルタ（１４）とを介して、容器（１０）に接続され、その結果、基準漏れ部（３６）を介して容器（１０）に圧力源（３０）により正圧又は負圧の一方が与えられ、
   切換弁（３２）は、その第２の位置において、圧力源（３０）の出口と第２の通気配管（２６’）との間を連通し、これによって、圧力源（３０）の出口は、結合配管（４２）と該切換弁（３２）と第２の通気配管（２６’）と吸着フィルタ（１４）とを介して、容器（１０）に接続され、その結果、基準漏れ部（３６）を介することなく容器（１０）に圧力源（３０）により正圧又は負圧の一方が与えられ、
   切換弁（３２）の第１の位置において、基準漏れ部（３６）の入口側に発生する圧力経過が、結合配管（４２）を通して圧力センサ（４０）により測定され、
   切換弁（３２）の第２の位置において、切換弁（３２）の入口側に発生する圧力経過が、結合配管（４２）を通して圧力センサ（４０）により測定され、
   前記気密検査装置は、診断ユニット（２８）を備え、
   前記診断ユニット（２８）は、基準漏れ部（３６）の入口側に発生する圧力経過と、切換弁（３２）の入口側に発生する圧力経過とを比較して、これから容器（１０）の非気密性を推測することを特徴とする自動車タンク通気装置の気密検査装置。
3. 請求項２に記載の装置において、
   基準漏れ部（３６）が、それが開かれた状態において、容器（１０）ないしタンク通気装置と気密をなして結合されていることを特徴とする装置。
4. 請求項２又は３に記載の装置において、
   圧力源（３０）がベーン・ポンプであることを特徴とする装置。
5. 請求項２ないし４のいずれか一項に記載の装置において、
   前記圧力センサ（４０）は、診断ユニット（２８）内または診断ユニット（２８）上に設けられ且つ圧力源（３０）と圧力を導くことができるように結合されていることを特徴とする装置。

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