JP4695686B2 - タンク通気弁の機能性の検査方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、独立請求項に記載の自動車用のタンク通気装置のタンク通気弁の機能性の検査方法に関するものである。

本発明による方法を実行するために形成されている装置、並びにコンピュータ・プログラム、および本方法を実行するために、マシンが読取り可能な媒体に記憶されているプログラム・コードを有するコンピュータ・プログラム製品もまた本発明の対象である。

タンクから流出する燃料蒸気は周囲に放出されてはならない。この理由から、タンクからの燃料蒸気は、好ましくは活性炭フィルタを有する吸着容器内に導かれ、活性炭は燃料蒸気を捕集し、これにより、通気配管を介して周囲には空気のみが流出可能である。吸着容器内の活性炭を再生するために、吸着容器と内燃機関の吸気管との間に結合配管が設けられている。再生のために、内燃機関の運転中に、操作可能なタンク通気弁が開放され且つ活性炭内に吸蔵されている燃料質量は吸気管内に吸い込まれ、内燃機関による燃焼のために供給される。このとき、タンク通気装置の機能性がモニタリングされる。タンク通気弁の開放において顕著な混合物流出が発生したとき、これは、燃料蒸気が活性炭から吸い込まれ且つ活性炭フィルタが洗浄されたことを示す。

これに対して、活性炭フィルタに蓄積がないときには空気のみが吸い込まれる。この場合、手間のかかる「空気検査」が実行される。このために、アイドリング時において、タンク通気弁が診断の目的のためにのみ能動的に操作され、空気装置の応答が検出され且つ「観察される」。しかしながら、この診断の間に投入または遮断された消費機器によって、場合により診断結果が使用不可能となることがあるので、この診断がしばしば破棄されなければならないことがある。

ドイツ特許公開第１０３３５９０２号から、タンク通気弁内の燃料質量流量が特性曲線から求められ、圧力センサの測定データにより決定された燃料質量流量と比較され、特性曲線から求められた燃料質量流量が圧力センサ・データにより決定された燃料質量流量の関数として補正される、内燃機関におけるタンク通気方法が開示されている。これは、タンク通気弁の公差を検出することを可能にする。これにより、公差によって低減または増大されて内燃機関に供給された燃料部分は、より少ないかまたはより多い蓄積として誤って解釈されることが排除可能である。この方法においては、燃料質量流量の決定が圧力センサにより行われることが問題である。さらに、この場合もまた、タンク通気弁の能動的な操作によってのみ診断が可能である。

タンク通気弁の能動的操作を行うことなく、さらに消費機器の投入および遮断の影響を受けないタンク通気弁の診断を可能にすることが本発明の課題である。

この課題は、独立請求項の特徴を有する方法により解決される。本発明の本質的な考え方は、内燃機関のアイドリング時に、タンク通気弁内を流れる質量流量およびアイドリング空気用調節器内を流れる質量流量の間の相関を評価することである。空気調節器の応答に基づき、タンク通気弁の機能性が推測可能である。

従属請求項に記載の手段により、独立請求項に記載の方法の有利な改良および改善が可能である。

即ち、きわめて有利な変更態様により、タンク通気弁内を流れる質量流量の変化とアイドリング空気用調節器内を流れる質量流量の変化との間の相関係数が決定され、この相関係数からタンク通気弁の機能性が推測される。例えばタンク通気弁が固着している場合、以下において簡単に空気調節器と呼ばれるアイドリング空気用調節器の「反対応答」を特定することはできない。この場合には相関が存在しないので、相関係数は０の方向に移動する。この方法の大きな利点は、タンク通気弁の能動的操作が行われないので、消費機器の投入および遮断の影響を受けないことにある。これは、資源を使用することなく且つ適用が容易な実行を可能にする。

本方法の好ましい形態により、相関係数は、タンク通気弁内を流れる質量流量およびアイドリング調節器内を流れる質量流量の、それぞれ付属の平均値からの偏差の積の和が、タンク通気弁内を流れる質量流量およびアイドリング調節器内を流れる質量流量の、それぞれ関連の平均値からの偏差の二乗和の積の平方根により除算されることから形成され、この場合、相関係数が値−１をとったときに機能性を有するタンク通気弁が推測され、相関係数が値０をとったときにタンク通気弁の固着即ち機能性を有していないタンク通気弁が推測される。この場合、「関連の」平均値とは、それぞれ、タンク通気弁内の質量流量の場合にはタンク通気弁内の質量流量の平均値を、またアイドリング空気用調節器内の質量流量の場合にはアイドリング空気用調節器内の質量流量の平均値を意味する。

本方法の第１の形態においては、この場合、好ましくは低域フィルタを用いて決定される移動平均値が形成される。他の形態においては、好ましくは積分器を用いて決定される、設定可能な数の測定点により算術平均値が形成される。測定値は設定可能な時間区間内において得られる。

相関係数もまた設定可能な時間区間内において決定されることが好ましい。

測定値を得るための時間区間ないしは補正係数を決定するための時間区間は、例えば１００ミリ秒の値である。これは、１００ミリ秒の区間内に測定値が得られ、および／または相関係数が決定されることを意味する。

本発明の課題は、さらに、本方法を実行するために特に用意された、本方法を実行するための手段を含む少なくとも１つの制御装置を有するタンク通気弁の機能性の検査装置により解決される。この装置は、例えば回路装置であってもよい。この場合、方法ステップは、回路部分により、例えば低域フィルタ回路、積分回路等により実行される。

しかしながら、装置はコンピュータにより形成されていてもよい。この場合、この方法は、コンピュータ上でコンピュータ・プログラムとして実行される。プログラムは、例えば読取りのようなコンピュータとの通信を可能にするコンピュータ・プログラム製品上に記憶されていてもよい。本方法を実行するために、例えば追加センサ等の追加ハードウェアが必要ではないので、本方法は既存の制御装置においても「実行可能」である。

本発明の実施例および形態が図面に示され且つ以下の記載において詳細に説明される。

図１に、自動車タンク通気装置の一実施例が概略図で示されている。吸気管２０を介して内燃機関１０に空気が供給される。吸気管２０内に操作可能な調節器２５が設けられている。この調節器２５は、例えばエンジン制御装置４０により操作される。内燃機関１０の排気ガスは、排気管３０内に流入する。内燃機関１０の運転特性は、例えば回転速度センサ、負荷検出センサ、温度センサ等の複数のセンサにより測定される。これらのセンサを代表して図１にセンサ１１が示され、センサ１１の出力信号はエンジン制御装置４０に供給される。これらの信号の関数として、空気供給量を変化させるために調節器２５が操作される。吸気管２０内に燃料配量手段２７が設けられ、燃料配量手段２７は、内燃機関１０のタンク７０から燃料を供給する。このようにして、内燃機関に希望の空燃比が供給される。

タンク７０は、配管７５を介して活性炭（吸着）フィルタ６５に結合されている。一方、活性炭フィルタ６５は通気配管６２を有し、通気配管６２は、操作可能な弁６０により閉鎖可能である。

活性炭フィルタ６５は、配管５５を介して内燃機関１０の吸気管２０に結合されている。配管５５内にタンク通気弁５０が配置され、タンク通気弁５０は、同様にエンジン制御装置４０により操作可能である。

タンク７０内において蒸発した燃料は、活性炭フィルタ６５内に吸蔵される。その後、活性炭フィルタ６５がその蓄積限界を超えたとき、内燃機関１０の運転中に、タンク通気弁５０は制御装置４０により開放操作される。同時に、遮断弁６０が開放操作され、即ち開放される。このようにして、活性炭に吸着されている燃料蒸気は、配管５５を介して吸気管２０に供給され且つ内燃機関１０内において燃焼される。同時に、設定された圧力比に基づき、活性炭フィルタ６５はフレッシュ・エアにより洗浄される。

ここで、タンク通気弁５０は、排ガス規制関連部品として機能性に関する診断を受けなければならない。このために、本発明は、内燃機関１０のアイドリング時に、タンク通気弁５０内を流れる質量流量および調節器２５内を流れる質量流量を測定し、且つアイドリング時にアイドリング空気用調節器として機能する調節器２５の変化からタンク通気弁５０の機能性を推測することを行う。このために、本発明により、タンク通気弁５０内を流れる質量流量の変化とアイドリング空気用調節器２５内を流れる質量流量の変化との間の相関係数を決定し、この相関係数からタンク通気弁５０の機能性を推測することが行われる。言い換えると、アイドリング時に、タンク通気弁５０内の変化する質量流量と、アイドリング空気用調節器の流量変化、例えば電子式加速ペダルの流量変化または吸気管２０のバイパス内に配置されている機械式絞り弁におけるアイドリング調節器の流量変化との相関を求めることが行われる。この場合、相関は、アイドリング制御器を介して設定され、アイドリング制御器は、タンク通気弁５０内の空気流が上昇したとき、空気需要量を一定にするように空気調節器２５を閉鎖しなければならない。この閉鎖過程は、タンク通気弁５０が機能性を有している場合に行われる。しかしながら、例えばタンク通気弁５０が固着している場合、空気調節器２５の「反対応答」は観察されない。この場合、相関係数は０の方向に移動するかまたは値０をとるであろう。

この方法の利点は、調節器２５の能動的操作が行われないことにある。したがって、本方法は消費機器の投入および遮断の影響を受けることはない。これは資源を使用することなく且つ適用が容易な実行をも示している。

相関係数ｒｋｏｒは、相関が求められるべき２つの変数ｘおよびｙの、それぞれその平均値￣ｘ、￣ｙからの偏差の積の和が、相関が求められるべき変数の平均値からの偏差の二乗和の積の平方根によって除算されたものである。

ここで、ｘはタンク通気弁５０内の質量流量を意味し、ｙはアイドリング空気用調節器２５内の質量流量、即ちこの場合、操作可能な調節器２５内の質量流量を意味する。ここで、機能性を有するタンク通気弁５０においては、相関係数ｒｋｏｒ＝−１が得られる。固着しているタンク通気弁５０においては、値ｒｋｏｒ＝０が得られ、ここで、「固着している」とは、各位置において固着していることを意味する。上記の相関係数は２つの方法で決定可能である。

このために、本発明による方法の第１の形態は、低域フィルタにより形成される移動平均値を使用する。このような方法が図２にブロック線図の形に概略図で示されている。値ｘおよびｙは、低域フィルタ２１０および２２０に供給される。これらの低域フィルタは、実際測定値ｘｉないしはｙｉの和の形成を実行する。ここで、これらの平均値は、それぞれ、減算点２１２、２２２において、実際測定値ｘｉ、ｙｉから減算される。次に、ステップ（乗算点）２６０において積が形成され、この場合、低域フィルタ２８０は同様に、この積の和の形成を実行する。これと同時に、ステップ（乗算点）２３１において、平均値からの偏差の二乗（ｘｉ−￣ｘ）^２が形成され、ステップ（乗算点）２４１において（ｙｉ−￣ｙ）^２が形成される。これらの二乗値が加算され、この場合、同様に、値ｘｉの平均値￣ｘからの偏差の二乗和を形成するために、低域フィルタ２３０が使用され、ｙｉの平均値￣ｙからの偏差の二乗和を形成するために低域フィルタ２４０が使用される。このように形成された和は、ステップ（乗算点）２５０において乗算され且つステップ（平方根形成器）２７０においてこの積の平方根が形成される。このように決定された結果は、ステップ（除算点）２９０において、予め決定された、相関が求められるべき２つの変数ｘおよびｙの関連の平均値からの偏差の積の和から除算される。この結果が相関係数ｒｋｏｒである。

上記の方法は、低域フィルタ２１０、２２０、２３０、２４０、２８０により形成される移動平均値を使用する。

この場合、測定値の平均値は、測定値の和を測定値の数で除算することにより形成される。制御装置４０において、診断は常に新たな測定値を用いて行われる。したがって、低域フィルタにより形成される移動平均値を使用することは有利である。

相関係数ｒｋｏｒの計算が１００ミリ秒の区間内で行われることは、図２に示されてなく、さらにアイドリング運転が行われているときにのみ計算が行われることも示されていない。したがって、アイドリングを推測可能にする制御信号がさらに設けられていなければならない。

図３に、ブロック線図により示されている代替実施形態は、積分により形成されている算術平均値を使用している。図３において、測定値決定は、同様に１００ミリ秒の区間内において行われ、この場合、条件Ｌ＝１はアイドリング運転を推測させる。このブロック線図においては、他の簡単化が示されている。平均値との差 ｘｉ−￣ｘ および ｙｉ−￣ｙ を形成する代わりに、図３においては、前の（区間内において時間的に前の）値および新しい（実際の）値の間の差（ｘｉ−ｘｉ-１；ｙｉ−ｙｉ-１）のみが示されている。この差は、値ｘｉが設定可能なしきい値Ｓより大きいときにのみ形成され、このことがステップ（比較ステップ）３０４において決定される。上記の差はステップ（差形成ステップ）３０１および３０２において形成される。これらの差はステップ（乗算点）３６０において乗算され且つ積分器３１０に供給される。図３に示されているブロック線図のこの上部部分は、平均値からの偏差ないしは時間区間内に相前後して発生する測定値の偏差の積の和の形成、したがって上記の式の分子の形成に対応する。

これと同時に、ステップ（乗算点）３２０、３３０において偏差の二乗が形成され、且つそれぞれが同様に加算され、このことは積分器３２１、３３１により行われる。このように形成された和がステップ（乗算点）３４０において乗算され、およびステップ（平方根形成器）３５０において、この積の平方根が形成される。次に、この結果が平均値からの偏差の積の和から除算され、これにより、同様に相関係数ｒｋｏｒが得られる。同様に積分器により示されているカウンタ３７０は評価された差の数をカウントし、その数が１００に到達したとき、相関係数ｒｋｏｒの計算を開始させる。この場合、積分器３１０、３２１、３３１並びに３７０は、リセット信号によりリセットされ、このことが鎖線３７１により表わされている。リセットされたのち、ＡＮＤ要素（回路部分）３０５により開始されて新たな積分が行われ、このことが鎖線３０６により表わされている。

上記の方法により、タンク通気弁が能動的に操作される必要なしに、タンク通気弁５０の機能性が検査可能である。上記の方法は、さらに、消費機器の投入および遮断の影響をほとんど受けることなく行われるので、タンク通気弁５０の機能性検査のこの実行は資源を使用することなく且つ適用が容易な実行とみなされる。

本方法は、方法を実行するために用意された特定の制御装置４０において実行可能であり、制御装置４０は方法を実行するための手段を含む。本方法は内燃機関の制御装置４０においてコンピュータ・プログラムとして実行可能であり且つそこで実行される。プログラム・コードはマシンが読取り可能な媒体に記憶されてもよく、このプログラム・コードを制御装置４０は読取り可能である。このようにして、本方法は、既存のタンク通気装置においてもある程度「実行可能」である。これは、例えば追加センサ等のような追加ハードウェアが必要ではないという理由からも明らかである。

本発明による方法が使用される車両タンク通気装置の略示図である。 ブロック回路図の形で示した本方法の一形態の略示図である。 ブロック回路図の形で示した本方法の他の形態の略示図である。

符号の説明

１０ 内燃機関
１１ センサ
２０ 吸気管
２５ 調節器
２７ 燃料配量手段
３０ 排気管
４０ エンジン制御装置
５０ タンク通気弁
５５ 配管
６０ 遮断弁
６２ 通気配管
６５ 吸着フィルタ（活性炭フィルタ）
７０ 燃料タンク
７５ フィルタ配管
２１０、２２０、２３０、２４０、２８０ 低域フィルタ
２１２、２２２ 減算点
２３１、２４１、２５０、２６０、３２０、３３０、３４０、３６０ 乗算点
２７０、３５０ 平方根形成器
２９０、３６１ 除算点
３０１、３０２ 差形成ステップ
３０４ 比較ステップ
３０５ 要素（回路部分）
３０６ 開始信号
３１０、３２１、３３１、３７０ 積分器
３７１ リセット信号
Ｌ アイドリング運転条件
ｒｋｏｒ 相関係数
Ｓ しきい値
ｘ、ｙ 相関が求められるべき変数
＆ ＡＮＤ要素

Claims (12)

1. 燃料タンク（７０）と、フィルタ配管（７５）を介して前記燃料タンク（７０）に結合され且つ通気配管（６２）を有する吸着フィルタ（６５）と、弁配管（５５）を介して、アイドリング空気用調節器（２５）を有する内燃機関（１０）の吸気管（２０）に結合されているタンク通気弁（５０）とを備えた、自動車用のタンク通気装置のタンク通気弁（５０）の機能性の検査方法において、
   内燃機関（１０）のアイドリング時に、タンク通気弁（５０）内を流れる質量流量およびアイドリング空気用調節器（２５）内を流れる質量流量が測定され、タンク通気弁（５０）内を流れる質量流量の変化とアイドリング空気用調節器（２５）内を流れる質量流量の変化との間の相関係数（ｒｋｏｒ）が決定され、相関係数（ｒｋｏｒ）からタンク通気弁（５０）の機能性が推測されること、
   を特徴とするタンク通気弁の機能性の検査方法。
2. 相関係数（ｒｋｏｒ）は、タンク通気弁（５０）内を流れる質量流量およびアイドリング調節器（２５）内を流れる質量流量の、それぞれ関連の平均値からの偏差の積の和が、前記タンク通気弁内を流れる質量流量および前記アイドリング調節器内を流れる質量流量の、それぞれ関連の平均値からの偏差の二乗和の積の平方根により除算されることから形成されること、および
   相関係数（ｒｋｏｒ）が、値−１をとったときに機能性を有するタンク通気弁（５０）が推測され、相関係数（ｒｋｏｒ）が値０をとったときにタンク通気弁（５０）の固着が推測されること、
   を特徴とする請求項１に記載の検査方法。
3. 移動平均値が形成されることを特徴とする請求項２に記載の検査方法。
4. 前記移動平均値が、低域フィルタ（２１０、２２０、２３０、２４０、２８０）を用いて決定されることを特徴とする請求項３に記載の検査方法。
5. 設定可能な数の測定点により算術平均値が形成されることを特徴とする請求項２に記載の検査方法。
6. 前記算術平均値が、積分器（３１０、３２１、３３１）を用いて決定されることを特徴とする請求項５に記載の検査方法。
7. 測定値が、設定可能な時間区間内において得られることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の検査方法。
8. 前記相関係数が、設定可能な時間区間内において決定されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の検査方法。
9. 前記時間区間が、１００ミリ秒の値であることを特徴とする請求項７または８に記載の検査方法。
10. 請求項１ないし９のいずれかに記載の検査方法を実行するために用意された少なくとも１つの制御装置が設けられていることを特徴とする自動車用タンク通気装置のタンク通気弁（５０）の機能性の検査装置。
11. 制御装置（４０）で実行されるとき、請求項１ないし９のいずれかに記載の検査方法の全てのステップを実行するコンピュータ・プログラム。
12. 前記プログラムがコンピュータまたは制御装置（４０）で実行されるとき、請求項１ないし９のいずれかに記載の検査方法を実行するために、マシンが読取り可能な媒体に記憶されているプログラム・コードを有するコンピュータ・プログラム製品。

Images