JP4487440B2 - 蒸発燃料処理装置の故障診断装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料タンク内に発生する蒸散燃料が大気中に放出されるのを防止するための蒸発燃料処理装置の故障を診断する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開２０００−２８２９７２号には、エンジン回転数及びエンジン負荷をパラメータとした所定領域で直径０.５インチ程度の大きな漏れ故障を診断する第１故障診断手段（モードＣ）と、所定領域でスロットル開度変化が小さいことを条件として直径０.０２インチ程度の小さな漏れ故障を診断する第２故障診断手段（モードＢ）とを有する蒸発燃料処理装置の故障診断装置が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の故障診断装置では、大きな漏れ故障は負圧導入不良で検出しており、具体的には負圧導入状態で所定時問以内にタンク内圧が所定値より低圧とならなければ負圧導入不良、即ち大きな漏れ故障と判定している。このような判定手法を採用する場合、正常状態で所定時間内に所定の減圧状態を達成できるだけの吸気負圧が必要となることから大きな漏れ故障診断が実行される所定領域は必然的に決まってしまい、ある程度の吸気負圧が得られるエンジン運転領域となる。小さな漏れ故障については上述の大きな漏れ故障とは異なり、所定負圧に減圧した後の密閉状態での圧力上昇度合を検出して故障診断を行う方式となっているが、診断が実行される領域はエンジン回転数及びエンヅン負荷に関して大きな漏れ故障と同じ所定領域となっている。
【０００４】
小さな漏れ故障については、減圧後の圧力上昇度合に基づく診断であるため、必ずしも所定時間内に所定の減圧状態を達成できるだけの吸気負圧が得られる領域にする必要はなく、所定時問より長い時間を要しても所定の減圧状態を達成できれば診断可能である。ところが、従来のものは、このような点を全く考慮することなく、単純に小さな漏れの診断領域を大きな漏れ故障の診断領域と同一としているため、それだけ小さな漏れ故障の診断領域を不必要に狭くしてしまい、故障診断機会が減少してしまう問題がある。
【０００５】
また、従来のものは、アイドル時に所定エンジン回転数以上で且つ空燃比フィートバック制御中に小さな漏れ故障診断する別の診断手段（モードＡ）を設定しているが、これは別手段を付加して小さな漏れの検出機会を増やしているに過ぎず制御ロジック等の複雑化を招く問題があり、効率良く診断機会を増やすことはできない。
本発明は、故障診断機会を不具合なく増大して故障診断性能の向上を図った蒸発燃料処理装置の故障診断装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる蒸発燃料処理装置の故障診断装置では、燃料タンクとエンジン吸気通路とを接続する蒸発燃料のパージ経路を大気と遮断してエンジン吸気負圧を導入した状態での上記燃料タンク内の圧力減少度合を監視して大孔対応の故障診断を行う第１故障診断手段と、燃料タンク内を所定負圧まで減圧させたあと大気と遮断された密閉状態での圧力上昇度合を監視して小孔対応の故障診断を行う第２故障診断手段とを有し、第２故障診断手段の作動領域を、第１故障診断手段の作動領域を実質的に含んで第１故障診断手段の作動領域より低吸気負圧側に拡大設定している。
【０００７】
本発明によると、大孔対応の故障診断を行う第１故障診断手段は、燃料タンクとエンジン吸気通路とを接続する蒸発燃料のパージ経路を大気と遮断してエンジン吸気負圧を導入した状態での燃料タンク内の圧力減少度合を監視して、負圧導入不良を検出する方式であるため、作動領域がエンジン吸気負圧との兼ね合いで自ずと決まってしまう。小孔対応の故障診断を行う第２故障診断手段は、燃料タンク内を所定負圧まで減圧させたあと大気と遮断された密閉状態での圧力上昇度合を検出する方式であるため、負圧導入時の圧力減少度合が小さくても所定負圧まで減圧できれば診断可能である。よって、第１故障診断手段の作動領域を実質的に含んで第１故障診断手段の作動領域より低吸気負圧側に第２故障診断手段の作動領域を拡大設定した本願においては、両故障診断手段の特性の違いを有効活用でき、第２故障診断手段による故障診断機会が不具合なく増大する。
【０００８】
好ましい態様として、第１及び第２故障診断手段の作動領域は、エンジン回転数及びエンジン負荷をパラメータとしてそれぞれ定めて、第２故障診断手段の作動領域が第１故障診断手段の作動領域より低負荷側及び又は低回転数側を含むように設定すると、第１及び第２故障診断手段毎の最適な作動領域を簡便に設定することができる。
また、第２故障診断手段の作動領域が、第１故障検出手段の作動領域を完全に含むように設定すると、大孔対応の故障診断だけが実行されることがないので、小孔による漏れが発生している状況下で正常判定されるようなことがなく、故障診断の信頼性を確保することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。本形態にかかる蒸発燃料処理装置であるエバポパージシステムは、図１に示すように、自動車等の車両に装備される燃料タンク１内に発生する蒸散燃料（ベーパ）が大気中に放出されるのを防止するためのものである。このシステムは、燃料タンク１からの蒸散燃料を、ベーパ通路２につながるキャニスタ３内にベーパ通路２を通して導入し、このキャニスタ３内に吸着された蒸散燃料を所定条件下でパージ通路４を介して内燃機関５の吸気通路６へ放出（パージ）するように構成されている。
【００１０】
パージ通路４には、この通路を開閉する開閉手段としてパージソレノイドバルブ７が介装されている。キャニスタ３には大気導入部１２を開閉するベントソレノイドバルブ８が取り付けられている。パージソレノイドバルブ７及びベントソレノイドバルブ８は、故障診断時に使用されるものである。これらのパージソレノイドバルブ７及びベントソレノイドバルブ８は、制御手段としてのエンジンコントロールユニット（以下「ＥＣＵ」と記す）１１と接続されていて、ＥＣＵ１１からの制御信号に基づいて開閉制御されるようになっている。
【００１１】
図６、図７に示すように、パージソレノイドバルブ７は、オンされると開状態となってパージ通路４を開放し、オフされると閉状態となってパージ通路４を閉鎖する。ベントソレノイドバルブ８は、オフでは大気導入部１２を開放し、オンされると大気導入部１２を閉鎖する。このエバポパージシステムにおいては、通常パージソレノイドバルブ７はオンされ、ベントソレノイドバルブ８はオフされている。そして、故障判定するための判定条件が設立すると、パージソレノイドバルブ７をオフしてパージ通路４を閉鎖し、ベントソレノイドバルブ８をオンして大気導入部１２を閉鎖すると、燃料タンク１内は大気圧程度に増圧する。この状態でパージソレノイドバルブ７をオンしてパージ通路４を開放すると、燃料タンク１と吸気通路６とが、ベーパ通路２、パージ通路４を介して連通し、吸気通路６内の負圧作用によりタンク内圧が減圧される。
【００１２】
燃料タンク１には、燃料残量検出手段としての燃料レベルセンサ９が取り付けられており、タンク内の燃料残量を検出できるようになっている。燃料タンク１には、状況検出手段として圧力検出手段となる圧力センサ１０が取り付けられており、タンク内圧力を検出できるようになっている。そして、これらの燃料レベルセンサ９、圧力センサ１０からの検出情報はＥＣＵ１１へ送られるようになっている。燃料タンク１の給油口１７には、着脱自在なフィラーキャップ１６が装着されている。このフィラーキャップ１６は、給油口１７へ正常に装着された状態では給油口１７を密閉状態とし、給油口１７から燃料タンク１内へ大気導入がなされないように構成されている。
【００１３】
このように構成されるエバポパージシステムには、エバポパージシステムの故障により蒸散燃料が大気中に放出するのを防止すべく、エバポパージシステムのリーク故障を検知する故障診断装置が備えられている。この故障診断装置は、パージソレノイドバルブ７及びベントソレノイドバルブ８を制御することで、燃料タンク１内の圧力下降度合（ΔＰＤ）や、圧力上昇度合（ΔＰ）を監視して故障判定を行うものである。
【００１４】
故障診断装置は、パージソレノイドバルブ７及びベントソレノイドバルブ８を制御して、パージ経路４を大気と遮断してエンジン吸気負圧を導入した状態での燃料タンク１内の圧力減少度合ΔＰＤを監視して大孔対応の故障診断を行う第１故障診断手段１３と、パージソレノイドバルブ７及びベントソレノイドバルブ８を制御して、燃料タンク１内を所定負圧まで減圧させたあと大気と遮断された密閉状態での圧力上昇度合ΔＰを監視して小孔対応の故障診断を行う第２故障診断手段１４と、第１故障診断手段１３あるいは第２故障診断実手段を選択する選択手段１５とを備えている。本形態において、第１故障診断手段１３、第２故障診断手段１４、選択手段１５は、ＥＣＵ１１が備えている。
【００１５】
図２は、第１故障診断手段１３が作動する作動領域Ａと、第２故障診断手段１４が作動する作動領域Ｂとを示す図である。同図において、縦軸はエンジンなどの負荷Ｅｖ、横軸はエンジン回転数Ｎｅをそれぞれ示す。本形態において、作動領域Ｂは作動領域Ａを実質的に含み、この作動領域Ａより低吸気負圧側に拡大設定している。すなわち、作動領域Ａ，Ｂは、エンジン回転数Ｎｅ及び負荷Ｅｖをパラメータとしてそれぞれ定めていて、作動領域Ｂが作動領域Ａより低負荷側及び又は低回転数側を含むともに、作動領域Ｂが作動領域Ａを完全に含むように設定されている。
【００１６】
本形態において、小孔対応の故障診断とは、およそ１．０ｍｍ程度の孔からのリークの有無を診断するものであり、大孔対応の故障診断とは、１．０ｍｍよりも大きな孔からのリークやフィラーキャップ１６等が締まっていない状態を診断するものである。ＥＣＵ１１の図示しないメモリーには、第１故障診断手段１３で用いるリーク判定値Ｍと、第２故障診断手段１４で用いるリーク判定値Ｌが予め記憶されている。
【００１７】
次に、第１故障診断手段１３、第２故障診断手段１４、選択手段１５の動作を、図３、図４、図５に示すフローチャートを基に説明する。
図３において、ステップＲ１において、エンジン回転数Ｎｅ、負荷Ｅｖを図示しない回転センサ及びスロットル開度センサ等の検出手段より読み込む他、水温、吸気温、空燃比学習値、燃料残量等の各運転状態を読込み、ステップＲ２において、エンジン回転数Ｎｅ、エンジン負荷Ｅｖを除く運転状態が第１故障診断を実行する所定の条件を満たしているか否かを判断する。ここで条件を満たしている場合は、ステップＲ３においてエンジン回転数Ｎｅ、エンジン負荷Ｅｖから図２を用いて作動領域Ａであるか否かを判断する。そして作動領域Ａである場合には、ステップＲ４に進んで第１故障診断手段１３を選択して後述の第１故障診断手段を実行する。
【００１８】
ステップＲ４での第１故障診断の実行を終了した後、あるいはステップＲ２で実行条件が成立しない場合や、ステップＲ３でＡ領域でない場合は、ステップＲ５に進む。このステップでは、エンジン回転数Ｎｅ、エンジン負荷Ｅｖを除く運転状態が第２故障診断を実行する所定の条件を満たしているか否かを判断する。ここで条件を満たしている場合は、ステップＲ６においてエンジン回転数Ｎｅ、エンジン負荷Ｅｖから図２を用いて作動領域Ｂであるか否かを判断する。そして作動領域Ｂである場合には、ステップＲ７に進んで第２故障診断手段１４を選択して後述の第２故障診断手段を実行する。なおステップＲ７での第２故障診断の実行を終了した後、あるいはステップＲ５で実行条件が成立しない場合や、ステップＲ６でＢ領域でない場合は終了する。
【００１９】
図４は、図３中のステップＲ７で行われる第２故障診断手段１４による処理の詳細を示すものである。第２故障診断手段１４では、ステップＳ１でパージソレノイドバルブ７をオンしてタンク内圧を図６に示す所定負圧Ｐ２まで減圧した後、オフする制御を行い、燃料タンク１を密閉状態としてステップＳ２に進む。ステップＳ２では燃料タンク１のタンク内圧の上昇量を計測し（図６参照）、ステップＳ３で計測結果から圧力上昇度合ΔＰ（所定負圧Ｐ２からの圧力上昇量）を算出する。ステップＳ４では、圧力上昇度合ΔＰとリーク判定値Ｌとを比較し、圧力上昇度合ΔＰがリーク判定値Ｌを超えていなければ、エバポパージシステムにリーク（洩れ）がないものと判断し、ベルトソレノイドバルブ８をオフして第２故障診断を終了する。
【００２０】
ステップＳ４で圧力上昇度合ΔＰがリーク判定値Ｌを超えると、燃料系にリーク（洩れ）があるおそれがあるとしてステップＳ５において、リークあり状態をカウントし、カウント回数がステップＳ６で予めＥＣＵ１１のメモリーに記憶した所定回数カウントになったか否かが判断される。ここで所定回数に至っていない場合には、信頼性を高めるためにステッフＳ１からステップＳ６までの各ステップを繰り返し、圧力上昇度合ΔＰがリーク判定値Ｌを超えたカウント数が所定回数、例えば２回を超えると、リークありとしてステップＳ７に進み、図示しない警告灯を点灯して故障であることを警告するとともに、ベルトソレノイドバルブ８をオフして第２故障診断を終える。
【００２１】
図５は、図３中のステップＲ４で行われる第１故障診断手段１３による処理の詳細を示すものである。第１故障診断では、ステップＴ１でパージソレノイドバルブ７をオンする制御を行い、ステップＴ２に進む。ステップＴ２では燃料タンク内圧の下降量を所定時間計測する。ステップＴ３で計測結果から圧力下降度合ΔＰＤを算出する。ここではパージソレノイドバルブ７がオンしてから所定時間内に下降したタンク内圧の圧力下降度合ΔＰＤが算出される。ステップＴ４では、圧力下降度合ΔＰＤとリーク判定値Ｍとを比較する。
【００２２】
図７に破線で示すように、計測時間経過時点でのタンク内圧力Ｐ３が所定負圧Ｐ１（ΔＰＤ＝Ｍに相当）よりも高く、圧力下降度合ΔＰＤがリーク判定値Ｍとしての基準圧力下降度合に満たなければ、エバポパージシステムに大きな孔があるものとしてステップＴ５に進む。ステップＴ５では図示しない警告灯を点灯して故障であることを警告し、ステップＴ６に進んでベルトソレノイドバルブ８をオフして第１故障診断を終える。ステップＴ４で圧力下降度合ΔＰＤがリーク判定値Ｍを超えるように場合には、大きな孔はないものとし、引き続き小孔対応の第２故障診断を行うために図３のステップＲ５以降の処理を行う。
【００２３】
このように、故障診断を行う際に、第２故障診断手段１４の作動領域Ｂを、第１故障診断手段１３の作動領域Ａを実質的に含んで第１故障診断手段の作動領域より低吸気負圧側に拡大設定することで、両故障診断手段の特性の違いを有効活用して第２故障診断手段１４による故障診断機会を不具合なく増大させることができ、故障診断性能を向上することができる。
【００２４】
小孔診断を行う第２故障診断手段１４においては、電気的ノイズや精度誤差などを考慮して、燃料タンク１内の圧力上昇度合ΔＰを複数回検出して診断するので、診断精度を高めることができる。
また、作動領域Ｂが作動領域Ａより低負荷側及び又は低回転数側を含むので、第１及び第２故障診断手段１３，１４毎の最適な作動領域を簡便に設定することができる。さらに、作動領域Ｂが作動領域Ａを完全に含んでいるので、大孔対応の故障診断だけが実行されることがないので、小孔による漏れが発生している状況下で正常判定されるようなことがなく、故障診断の信頼性を確保することができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、大孔対応の故障診断を行う第１故障診断手段は、負圧導入不良を検出する方式であるためエンジン吸気負圧との兼ね合いで自ずと作動領域が決まってしまい、小孔対応の故障診断を行う第２故障診断手段は、負圧導入時の圧力減少度合が小さくても所定負圧まで減圧できれば診断可能であるので、第２故障診断手段の作動領域を、第１故障診断手段の作動領域を実質的に含んで第１故障診断手段の作動領域より低吸気負圧側に拡大設定することで、両故障診断手段の特性の違いを有効活用して第２故障診断手段による故障診断機会を不具合なく増大させることができ、故障診断性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる蒸発燃料処理装置及び故障診断装置を概略構成図である。
【図２】第１および第２故障診断手段のそれぞれ作動領域を示す図である。
【図３】第１または第２故障診断手段を選択するためのフローチャートである。
【図４】第２故障診断の一形態を示すフローチャートである。
【図５】第１故障診断の一形態を示すフローチャートである。
【図６】第２故障診断を説明するためのタイムチャートである。
【図７】第１故障診断を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
１ 燃料タンク
４ パージ経路
６ エンジン吸気通路
１４ 第１故障診断手段
１５ 第２故障診断手段
Ａ 第１故障診断手段の作動領域
Ｂ 第２故障診断手段の作動領域
ΔＰ 圧力上昇度合
ΔＰＤ 圧力減少度合

Claims (1)

1. 燃料タンクとエンジン吸気通路とを接続する蒸発燃料のパージ経路を大気と遮断してエンジン吸気負圧を導入した状態での上記燃料タンク内の圧力減少度合を監視して大孔対応の故障診断を行う第１故障診断手段と、
   上記燃料タンク内を所定負圧まで減圧させたあと大気と遮断された密閉状態での圧力上昇度合を監視して小孔対応の故障診断を行う第２故障診断手段とを有し、
   第２故障診断手段の作動領域は第１故障診断手段の作動領域を実質的に含んで第１故障診断手段の作動領域より低吸気負圧側に拡大設定されていることを特徴とする蒸発燃料処理装置の故障診断装置。

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