JP4753901B2 - 内燃機関の蒸発燃料処理装置の故障診断装置 - Google Patents

Description

この発明は、複数のパージ制御弁を用いて内燃機関の蒸発燃料を処理する装置の故障診断装置に関する。

従来、燃料タンクで発生した蒸発燃料（ベーパ）をキャニスタに吸着させ、該吸着させた蒸発燃料を内燃機関の吸気系のパージする蒸発燃料処理装置が提案されている。吸気系にパージする蒸発燃料の量は、キャニスタと吸気系とを接続する通路に設けられたパージ制御弁により制御される。パージ制御弁のオンーオフのデューティ比を変更することにより、パージされる蒸発燃料の量が制御される。

下記の特許文献１には、このようなパージ制御弁が複数設けられた蒸発燃料処理装置が開示されている。該文献に示される形態では、燃料タンクから吸気系に接続する第１および第２の通路上に第１および第２の制御弁をそれぞれ設け、第１の制御弁を制御する第１の制御量を決定し、該第１の制御量に基づいて第２の制御弁を制御する第２の制御量を決定する。こうして、第１および第２の通路を介して吸気系に供給される蒸発燃料を互いに補完する。

他方、パージ制御弁が実際に開き始めるデューティ比（立ち上がりデューティと呼ばれる）が、たとえばパージ制御弁の温度に依存して変化するおそれがあり、これにより、パージされる蒸発燃料の量に変動が生じるおそれがある。下記の特許文献２には、立ち上がりデューティを学習することにより、このようなパージされる蒸発燃料の量の変動を抑制する技術が開示されている。
特開平３−４７４５４号公報 特開平６−１０１５４４号公報

複数のパージ制御弁を設けることにより、大量の蒸発燃料を処理することができる。しかしながら、これらのパージ制御弁のうちのいずれかでも故障すると、所望の量の蒸発燃料を吸気系に供給することができず、目標空燃比を維持することができないおそれがある。

さらに、パージ制御弁の故障診断処理を行う際であっても、目標空燃比を維持することが望まれる。通常、パージ制御弁のデューティ比は、目標空燃比を達成するよう制御されるが、このような制御を行っても、上記のような立ち上がりデューティの変動により、パージされる蒸発燃料の量に変動が生じるおそれがある。上記の特許文献のように立ち上がりデューティの学習手法を、複数のパージ制御弁を設ける形態に適用すると、学習プロセスも複数実行する必要が生じ、制御装置の演算負荷が高くなるおそれがある。

本願発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、複数のパージ制御弁を備える蒸発燃料処理装置において、目標空燃比を維持しつつ、それぞれのパージ制御弁の故障を検出することができる手法を提案することを目的とする。

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、燃料タンク（９）と、該燃料タンク内で発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタ（２１）と、該キャニスタと内燃機関の吸気通路（３）とを接続する第１の通路（２７ａ）と、該第１の通路と並列に設けられ、該キャニスタと内燃機関の吸気通路とを接続する第２の通路（２７ｂ）と、該第１の通路に設けられた第１のパージ制御弁（２８ａ）と、該第２の通路に設けられた第２のパージ制御弁（２８ｂ）とを有する蒸発燃料処理装置の故障診断装置であって、蒸発燃料処理装置内の圧力を検出する圧力検出手段（２５）と、第１のパージ制御弁および第２のパージ制御弁を作動させる制御手段（１、３４）と、該制御手段で第１のパージ制御弁を動作させたときに上記圧力検出手段により検出された圧力に応じて、該第１のパージ制御弁の故障を診断し、該故障診断終了後、該第１のパージ制御弁に代えて第２のパージ制御弁を動作させた時に上記圧力検出手段により検出された圧力に応じて、第２のパージ制御弁の故障を診断する故障診断手段（１、３５）と、を備えることを特徴とする。

大量の蒸発燃料をパージすることができるよう複数のパージ制御弁を設けた場合、該複数のパージ制御弁について同時に故障診断を行うと、立ち上がりデューティの変動による空燃比への影響が大きくなるおそれがある。本願発明によれば、第１および第２のパージ制御弁のそれぞれについて個別に故障診断を行うので、故障診断の際の空燃比への影響を軽減することができる。

請求項２に係わる発明は、請求項１に記載の蒸発燃料処理装置の故障診断装置において、蒸発燃料処理装置から吸気通路に流れるパージ流量を積算する積算手段（１、３２）をさらに備えており、上記故障診断手段による第２のパージ制御弁の故障診断は、該積算値が所定値以上の時に実行される。

立ち上がりデューティの変動による空燃比への影響は、蒸発燃料の濃度が低いほど小さい。本願発明によれば、第２のパージ制御弁の故障診断は、パージ流量の積算値が所定値以上の時に行われるので、蒸発燃料の濃度が或る程度低下した時に故障診断を行うこととなり、よって、第２のパージ制御弁について学習を行わなくても、空燃比への影響を低減しつつ、該第２のパージ制御弁の故障診断を行うことができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の蒸発燃料処理装置の故障診断装置において、第１のパージ制御弁は、第２のパージ制御弁に比べて少ない流量を制御するよう構成されている。

立ち上がりデューティの変動による空燃比への影響は、パージ流量が少ないほど小さい。この発明によれば、第１のパージ制御弁は、第２のパージ制御弁に比べて少ないパージ流量を制御する構成されているので、空燃比への影響を低減しつつ、第１のパージ制御弁の故障診断を行うことができる。

請求項４に係る発明は、請求項１から３のいずれかに記載の蒸発燃料処理装置の故障診断装置において、上記制御手段は、第１のパージ制御弁と第２のパージ制御弁の両方の故障診断が終了した後に、該第１のパージ制御弁と第２のパージ制御弁の同時動作を許可する。

この発明によれば、大量の蒸発燃料のパージを、第１および第２のパージ制御弁の故障診断の結果を見極めた上で実施することができる。また、第１および第２のパージ制御弁の故障診断が終了したということは、パージ流量の積算値が所定値以上であって蒸発燃料の濃度が低い状態であり、よって立ち上がりデューティの変動による空燃比への影響も小さい状態であることを示すので、両方のパージ制御弁を開いて大量の蒸発燃料を処理しても、目標空燃比を維持することができる。

次に図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明の一実施形態に従う、蒸発燃料処理装置を備えた内燃機関（以下、エンジンと呼ぶ）およびその制御装置の全体的な構成図である。

電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」）という）１は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）およびメモリを備えるコンピュータである。メモリには、車両の様々な制御を実現するためのコンピュータ・プログラムおよび該プログラムの実施に必要なデータ（マップを含む）を格納することができる。ＥＣＵ１は、車両の各部から信号を受取ると共に、該メモリに記憶されたデータおよびプログラムに従って演算を行い、車両の各部を制御するための制御信号を生成する。

エンジン２は、たとえば４気筒を有するエンジンである。エンジン２には、吸気管３および排気管４が連結されている。吸気管４には、スロットル弁５が設けられている。スロットル弁５の開度は、ＥＣＵ１からの制御信号に従って制御される。スロットル弁５の開度を制御することにより、エンジン２に吸入される空気の量を制御することができる。スロットル弁５には、スロットル弁の開度を検出するスロットル弁開度（θＴＨ）センサ６が連結されており、この検出値は、ＥＣＵ１に送られる。

燃料噴射弁７が、エンジン２とスロットル弁５との間であって、エンジン２の吸気弁（図示せず）の少し上流側に、気筒ごとに設けられている。燃料噴射弁７は、燃料ポンプ８を介して燃料タンク９に接続されている。燃料噴射弁７の燃料噴射時期および燃料噴射量は、ＥＣＵ１からの制御信号に従って変更される。

スロットル弁５の下流には、吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ１０が設けられており、吸気管内の圧力を検出する。また、吸気管内絶対圧センサ１０の下流には吸気温（ＴＡ）センサ１１が設けられており、吸気管内の温度を検出する。これらの検出値は、ＥＣＵ１に送られる。

エンジン２には、エンジンの水温ＴＷを検出するためのエンジン水温センサ１２、および、エンジンのクランクシャフト（図示せず）の回転に応じてエンジン回転数ＮＥを検出するための回転数センサ１３が設けられている。これらのセンサの検出値は、ＥＣＵ１に送られる。

空燃比を検出するためのセンサ１４が排気管４に設けられており、排気中の酸素濃度を検出し、この検出値は、ＥＣＵ１に送られる。

燃料タンク９は、チャージ通路２０を介してキャニスタ２１に接続されている。キャニスタ２１は、燃料タンク９内で発生する蒸発燃料を吸着する吸着剤２２を内蔵すると共に、外気取り込み口２３を有する。

チャージ通路２０の途中には、正圧バルブおよび負圧バルブから成る２ウェイバルブ２４が配置されている。燃料タンク９と２ウェイバルブ２４の間には、チャージ通路２０内の圧力（この圧力は定常状態においては燃料タンク９内の圧力とほぼ等しい）ＰＴＡＮＫを検出するタ圧力センサ（タンク内圧センサ）２５が取り付けられており、この検出信号は、ＥＣＵ１に送られる。

キャニスタ２１は、パージ通路２７を介して吸気管３のスロットル弁５の下流側に接続されており、パージ通路２７は、第１の分岐通路２７ａと、該第１の分岐通路２７ａに並列に設けられた第２の分岐通路２７ｂを有する。したがって、キャニスタ２１とエンジン２の吸気系との間には、２つの並列なパージ通路が存在しているといえる。代替的に、該２つの並列なパージ通路を、キャニスタ２１から吸気管３に至るまで別個の通路となるよう設けてもよい。

第１の分岐通路２７ａには第１のパージ制御弁２８ａが設けられ、第２の分岐通路２７ｂには第２のパージ制御弁２８ｂが設けられている。これらのパージ制御弁のそれぞれは、ソレノイドを励磁または消磁することにより開閉する電磁弁である。ＥＣＵ１からの制御信号（デューティ信号）に従って、該ソレノイドは励磁または消磁される。デューティ信号で表される開弁（オン）時間と閉弁（オフ）時間の比率（デューティ比）を変更することにより、パージ制御弁の開弁量を連続的に制御することができる。こうして、第１のパージ制御弁２８ａは、第１の分岐通路２７ａを吸気管３に向けて流れる蒸発燃料の量を制御し、第２のパージ制御弁２８ｂは、第２の分岐通路２７ｂを吸気管３に向けて流れる蒸発燃料の量を制御する。

燃料タンク９内で発生した蒸発燃料は、所定の圧力に達すると２ウェイバルブ２０の正圧バルブが開くことによってキャニスタ２１に流入し、吸着剤２２に吸着される。第１および第２のパージ制御弁２８ａ、２８ｂのそれぞれは、ＥＣＵ１からの制御信号に従って開弁／閉弁作動する。第１および／または第２の制御弁２８ａ、２８ｂが開弁すると、キャニスタ２１に吸着された蒸発燃料は、吸気管３の負圧により、キャニスタ２１の取り込み口２３から吸入された外気と共に、第１および／または第２のパージ制御弁２８ａ、２８ｂを介して吸気管３に吸引され、これにより、内燃機関の各気筒に送られる。また、外気等で燃料タンク９が冷却されて燃料タンク９内の負圧が増すと、２ウェイバルブの負圧バルブが開弁し、キャニスタ２１に吸着されていた蒸発燃料は燃料タンク９に戻される。こうして、燃料タンク内９で発生した蒸発燃料が大気に放出されることが抑止される。

ＥＣＵ１は、上記各種センサからの入力信号に応じて、メモリに記憶されたプログラムおよびデータ（マップを含む）に従い、エンジン２の運転状態を検出すると共に、スロットル弁５、燃料噴射弁７、パージ制御弁２８ａおよび２８ｂを制御するための制御信号を生成する。

ここで図２を参照して、パージ制御弁の一般的な挙動および制御について説明する。図２の（ａ）には、パージ制御弁を開いたときのタンク内圧センサの検出値ＰＴＡＮＫの挙動の一例が示されている。

時間ｔ１において、パージ制御弁を開く動作が開始されると、パージ制御弁のデューティ比は、目標デューティ比に向けて徐々に増加するよう制御される。

しかしながら、パージ制御弁は、デューティ比が所定値（たとえば、約６％）に達するまで（時間ｔ２）、実際には開弁しない。前述したように、パージ制御弁が実際に開弁するデューティ比を、立ち上がりデューティと呼ぶ。パージ制御弁は、開弁と閉弁を繰り返すようオン−オフ制御されるので、実際に開弁すると、図に示されるように、タンク内圧センサの検出値ＰＴＡＮＫに脈動が発生し始める。パージ制御弁が開かない、または閉じない故障を有していると、このような脈動は生じない。したがって、タンク内圧センサの検出値に脈動が生じているかどうかに応じて、パージ制御弁が故障しているかどうかを判断することができる。

ここで図２（ｂ）を参照すると、デューティ比が５０％である時の、パージ制御弁を開弁および閉弁するデューティ信号の波形と、それに応じたタンク内圧ＰＴＡＮＫの脈動が示されている。デューティ信号をオンにすることによってパージ制御弁を開くと、タンク内圧ＰＴＡＮＫの負圧が増し、デューティ信号をオフにすることによってパージ制御弁を閉めると、タンク内圧ＰＴＡＮＫの負圧が減る。こうして、脈動がタンク内圧ＰＴＡＮＫに現れる。

図２（ａ）に戻り、時間ｔ１〜ｔ２は、パージ制御弁が実際に開弁するまでの無駄時間であり、立ち上がりデューティは、前述したように、たとえばパージ制御弁の温度に応じて変動するおそれがある。

このような立ち上がりデューティの変動は、次のような問題を生じる。すなわち、通常、目標空燃比を達成するための空燃比フィードバック制御が所定の時間間隔で実行される。蒸発燃料はエンジンに吸入されるので、当然ながら、該制御において考慮され、燃料噴射弁を介して噴射する燃料噴射量が、パージ制御弁のデューティ比に応じて補正される。

しかし、立ち上がりデューティが変動すると、燃料噴射量の補正のタイミングがずれる。たとえば、立ち上がりデューティを６％に設定し、デューティ比が６％に達したことに応じて燃料噴射量の補正を開始するよう制御を構成しても、立ち上がりデューティが大きくなったり小さくなったりすると、燃料噴射量の補正が早すぎたり遅すぎたりするため、目標空燃比を達成することができないおそれがある。

このような立ち上がりデューティの変動による空燃比への影響を極力小さくするのが好ましい。空燃比への影響が小さければ、目標空燃比に対する偏差が生じても速やかに該偏差を解消することができるからである。

したがって、本願発明の一実施形態では、図１に示すような２つのパージ制御弁の故障診断を行う際、該２つのパージ制御弁を個別に動作させて故障診断を行う。こうすることにより、２つのパージ制御弁を同時に動作させた場合に比べて、立ち上がりデューティの変動による空燃比への影響を低減することができる。

また、立ち上がりデューティの変動による空燃比への影響は、蒸発燃料の濃度（ベーパ濃度）が小さいほど少ない。キャニスタ２１に吸着している蒸発燃料のベーパ濃度は、吸気系にパージされる蒸発燃料の量（以下、パージ流量と呼ぶ）が増えるにつれ低下する。したがって、本願発明の一実施形態では、故障診断を行う際、２つのパージ制御弁のうちの一方（この実施例では、第２のパージ制御弁２８ｂ）を、蒸発燃料処理がある程度進んだ後で開弁する。より具体的には、第１のパージ制御弁２８ａによるパージ流量の積算値が所定値に達した後で、第２のパージ制御弁２８ｂを開弁して故障診断を行う。こうすることにより、第２のパージ制御弁２８ｂを開弁する時にはベーパ濃度が低下しており、その立ち上がりデューティの変動による空燃比への影響を無視できるほど小さくすることができる。こうして、従来のような立ち上がりデューティの学習を行わなくても、空燃比への影響を抑制しつつ、第２のパージ制御弁の故障診断を実施することができる。

さらに好ましくは、第１のパージ制御弁２８ａの故障診断についても、その立ち上がりデューティの変動による空燃比への影響を抑制するのが好ましい。この点について説明すると、立ち上がりデューティの変動による空燃比への影響は、パージ流量が小さいほど少ない。たとえば、７４リットル／ｍｉｎの流量をパージするよう構成されたパージ制御弁と、１２０リットル／ｍｉｎの流量をパージするよう構成されたパージ制御弁とを比較すると、単位時間あたりにパージする量は後者の方が大きいので、パージ制御弁の立ち上がりデューティがずれた場合の空燃比への影響も後者の方が大きい。

したがって、本願発明の一実施形態においては、第１のパージ制御弁２８ａによるパージ流量が、第２のパージ制御弁２８ｂによるパージ流量よりも少ないよう、第１および第２のパージ制御弁が構成される。たとえば、第１のパージ制御弁２８ａの最大開弁量を、第２のパージ制御弁２８ｂの最大開弁量より小さくなるよう、第１および第２のパージ制御弁が物理的に構成される。こうして、空燃比への影響を抑制しつつ、第１のパージ制御弁２８ａについても故障診断を実施することができる。

図３は、本願発明の一実施形態に従う、第１および第２のパージ制御弁２８ａ、２８ｂの制御およびこれらの故障を検出するタイミングを説明するための図である。

積算パージ流量は、パージ流量の目標値（目標パージ流量）を積算した値である。目標パージ流量は、所望の空燃比を達成するよう適宜算出される。第１のパージ制御弁２８ａの「開」の期間は、第１のパージ制御弁２８ａが駆動される（すなわち、デューティ制御される）期間を示し、「閉」の期間は、第１のパージ制御弁２８ａの駆動が行われない期間を示す。第２のパージ制御弁２８ｂについても、同様である。

時間ｔ１において、目標パージ流量の蒸発燃料を吸気系にパージするために、第１のパージ制御弁２８ａのデューティ制御が開始される。第１のパージ制御弁２８ａの開弁期間ｔ１〜ｔ２において、第１のパージ制御弁２８ａの故障診断を行う。前述したように、故障診断は、第１のパージ制御弁２８ａをデューティ制御している間のタンク内圧センサ２５の検出値ＰＴＡＮＫに脈動が現れるかどうかを判断することにより行われる。

前述したように、第１のパージ制御弁２８ａは、そのパージ流量が少ないよう構成されているので、第１のパージ制御弁２８ａの立ち上がりデューティの変動による空燃比への影響も小さい。したがって、立ち上がりデューティによる空燃比への影響を抑制しつつ、第１のパージ制御弁２８ａの故障診断を行うことができる。

第１のパージ制御弁２８ａの故障診断を終えた後、積算パージ流量が所定値に達するまでは、時間ｔ３〜ｔ４およびｔ５〜ｔ６に示されるように、目標パージ流量の蒸発燃料は、第１のパージ制御弁２８ａのみでパージされる。

積算パージ流量が所定値に達したならば（時間ｔ７）、第２のパージ制御弁２８ｂのデューティ制御が開始される。第２のパージ制御弁の開弁期間ｔ７〜ｔ８において、第２のパージ制御弁２８ｂの故障診断を行う。第２のパージ制御弁２８ｂについても、第１のパージ制御弁２８ａの場合と同様に、故障診断は、第２のパージ制御弁２８ｂをデューティ制御している間のタンク内圧センサ２５の検出値ＰＴＡＮＫに脈動があるかどうかを判断することにより行われる。積算パージ流量が所定値に達しているので、キャニスタ２１に吸着している蒸発燃料のベーパ濃度は低下しており、よって、第２のパージ制御弁２８ｂの立ち上がりデューティの変動による空燃比への影響は小さい。したがって、空燃比への影響を抑制しつつ、第２のパージ制御弁２８ｂの故障診断を行うことができる。

第１および第２のパージ制御弁２８ａ、２８ｂの故障診断を完了した後（ｔ８〜）、両方のパージ制御弁の同時動作が許可される。第２のパージ制御弁２８ｂの故障診断を完了したということは、ベーパ濃度が低下しており、第１のパージ制御弁だけでなく第２のパージ制御弁の立ち上がりデューティの変動による空燃比への影響が低減されていることを示す。したがって、大量の蒸発燃料をパージするために両方のパージ制御弁を同時に開いても、目標空燃比を維持することができる。

時間ｔ８以降において、両方のパージ制御弁を同時に駆動するかどうかは、目標パージ流量に基づいて決定される。時間ｔ９〜ｔ１０、ｔ１１〜ｔ１２では、目標パージ流量が、第１のパージ制御弁２８ａのみで制御できる量であるので、第１のパージ制御弁２８ａのみを駆動しているが、時間ｔ１２〜ｔ１３では、目標パージ流量が大きくなり、第１のパージ制御弁２８ａのみではパージしきれないので、第２のパージ制御弁２８ｂによるパージも同時に行われる。

図４は、本願発明の一実施形態に従う制御装置のブロック図である。これらの機能ブロックは、ＥＣＵ１において実現される。総目標デューティ算出部３１は、目標パージ量ＱＰＧＣを、総目標デューティ比ＤｕｔｙＣＭＤに変換する。ここで、総目標デューティ比ＤｕｔｙＣＭＤは、第１および第２のパージ制御弁２８ａ、２８ｂのそれぞれの目標デューティ比を合計した値を示す。

積算値算出部３２は、目標パージ量ＱＰＧＣを所定期間にわたって積算し、積算パージ流量ＱＰＧＰを算出する。所定期間は、たとえばエンジンの起動から停止までの１運転サイクルである。

モード判定部３３は、総目標デューティ比ＤｕｔｙＣＭＤ、および、必要に応じて積算パージ流量ＱＰＧＰに基づき、第１のパージ制御弁２８ａのみを駆動して故障診断する第１のモード（図３の時間ｔ１〜ｔ２）、第２のパージ制御弁２８ｂのみを駆動して故障診断するする第２のモード（図３の時間ｔ７〜ｔ８）、第１のパージ制御弁のみを駆動する第３のモード（図３の時間ｔ３〜ｔ４、ｔ５〜ｔ６、ｔ９〜ｔ１０、ｔ１１〜ｔ１２）、および第１および第２のパージ制御弁の両方を駆動する第４のモード（図３の時間ｔ１２〜ｔ１３）のうち、どのモードを実現するか決定する。

パージ制御弁制御部３４は、決定されたモードに従い、第１のパージ制御弁２８ａおよび（または）第２のパージ制御弁２８ｂを駆動する。故障診断部３５は、第１および第２のモードが選択されたならば、第１および第２のパージ制御弁２８ａ、２８ｂの故障診断をそれぞれ実施する。故障診断部３５は、図２を参照して前述したように、タンク内圧センサ２５の検出値ＰＴＡＮＫに脈動が現れなければ、パージ制御弁が故障していると判定する。

図５は、本願発明の一実施形態に従う制御プロセスのフローチャートを示す。該プロセスは、ＥＣＵ１のＣＰＵにより実行され、より具体的には、図４に示される制御装置によって実行される。該プロセスは、所定の時間間隔で実施される。

ステップＳ１において、エンジンの運転状態に基づいて、蒸発燃料のパージを許可するかどうか判断する。たとえば、吸気管圧力センサ１０等の検出値に基づいて算出されるエンジン負荷が所定の低負荷領域にあるとき、パージを行うと空燃比変動を生じさせるおそれがあるので、このようなときには、パージを不許可とする。

ステップＳ２において、図６に示すプロセスを実行して、総目標デューティ比ＤｕｔｙＣＭＤを算出する。ここで図６を参照すると、ステップＳ２１において、エンジンの運転状態に基づいて算出された目標パージ流量ＱＰＧＣを、総目標デューティ比ＤｕｔｙＣＭＤに変換する。ここで、目標パージ流量ＱＰＧＣは、任意の適切な手法で算出されることができる。たとえば、目標パージ流量は、吸入空気量に基づいて算出されることができる（算出例は、たとえば特開２００６−７７６８２号公報に記載されている）。

１つのパージ制御弁の最大デューティ比は１００％である。したがって、パージ制御弁が２つある本実施形態では、総目標デューティ比として設定可能なのは０〜２００％の間である。一方、第１および第２のパージ制御弁の両方による最大パージ流量は、これらのパージ制御弁の物理的な構造により予め決められる。したがって、総目標デューティ比と目標パージ流量は、図７のマップに示すように、比例関係にある。該マップをＥＣＵ１のメモリに記憶し、目標パージ流量ＱＰＧＣに基づいて該マップを参照することにより、目標パージ流量ＱＰＧＣを総目標デューティ比ＤｕｔｙＣＭＤに変換することができる。代替的に、該マップの比例関係を表した計算式に目標パージ流量ＱＰＧＣを代入することにより、総目標デューティ比ＤｕｔｙＣＭＤを算出してもよい。

ステップＳ２２において、算出した総目標デューティ比ＤｕｔｙＣＭＤが、１００％より大きいかどうか判断する。この判断がＮｏならば、該プロセスを抜ける。この判断がＹｅｓならば、ステップＳ２３に進み、第１の故障フラグおよび第２の故障フラグを調べる。第１の故障フラグは、第１のパージ制御弁２８ａの故障診断が終了した時に値「１」に設定されるフラグであり、第２の故障フラグは、第２のパージ制御弁２８ｂの故障診断が終了した時に値「１」に設定されるフラグである。

この判断がＮｏならば、ステップＳ２４において、総目標デューティ比ＤｕｔｙＣＭＤに１００％を設定する。この判断がＹｅｓならば、そのまま該プロセスを抜ける。このようにするのは、故障診断を、第１および第２のパージ制御弁を個別に動作させることにより行うためである。したがって、第１および第２のパージ制御弁の故障診断を完了するまでは、両方のパージ制御弁の同時動作を許可しないよう、総目標デューティ比ＤｕｔｙＣＭＤを１００％に制限している。

図５に戻り、ステップＳ３において、目標パージ流量ＱＰＧＣを積算して、積算パージ流量ＱＰＧＰを算出する。積算パージ流量ＱＰＧＰは、運転サイクルの開始時にゼロに初期化されており、当該プロセスが実施されるたびに、以下の式に従って目標パージ流量ＱＰＧＣが加算される。ここで、（ｎ）は、当該プロセスが実施される今回のサイクルを示し、（ｎ−１）は前回のサイクルを示す。
ＱＰＧＰ（ｎ）＝ＱＰＧＰ（ｎ−１）＋ＱＰＧＣ（ｎ）

ステップＳ４において、ステップＳ２で算出された総目標デューティ比が１００％以下かどうかを判断する。この判断がＮｏであるとき、すなわち総目標デューティ比が１００％より大きい時には、第１および第２のパージ制御弁２８ａ、２８ｂの故障診断が終了していることを示す（図６に示すように、両方のパージ制御弁の故障診断が終了していない限り、総目標デューティ比は、１００％より大きい値を取らないので）。したがって、第１および第２のパージ制御弁２８ａ、２８ｂの両方でパージ処理を実現する第４のモードが選択されることとなる。

ステップＳ５において、第１のパージ制御弁２８ａの目標デューティ比に１００％を設定するとともに、第２のパージ制御弁２８ｂの目標デューティ比に、（総目標デューティ比ＤｕｔｙＣＭＤ―１００）％を設定する。ステップＳ６において、第１および第２のパージ制御弁２８ａ、２８ｂの両方を、設定した目標デューティ比に達するよう駆動する。

ステップＳ４の判断がＹｅｓである時には、ステップＳ７に進み、第２の故障フラグが値「１」に設定されているかどうか判断する。この判断がＹｅｓならば、第１および第２のパージ制御弁２８ａ、２８ｂの両方について故障診断が終了していることを示す。総目標デューティ比ＤｕｔｙＣＭＤが１００％以下であるので、第１のパージ制御弁２８ａのみを駆動する第３のモードが選択される。ステップＳ８において、第１のパージ制御弁２８ａの目標デューティ比に総目標デューティ比ＤｕｔｙＣＭＤを設定し、ステップＳ９において、第１のパージ制御弁２８aを、設定した目標デューティ比に達するよう駆動する。

ステップＳ７の判断がＮｏであるとき、第２のパージ制御弁２８ｂの故障診断が終了していないことを示す。ステップＳ１０において、第１の故障フラグが値「１」に設定されているかどうか判断する。この判断がＹｅｓならば、第１のパージ制御弁２８ａの故障診断を終了していることを示す。さらに、ステップＳ１１において、積算パージ流量ＱＰＧＰが、所定値より大きいかどうかを判断する。この判断がＹｅｓであれば、第２のパージ制御弁２８ｂの故障診断を行う第２のモードを選択する。ステップＳ１２において、第２のパージ制御弁２８ｂの目標デューティ比に総目標デューティ比ＤｕｔｙＣＭＤを設定する。ステップＳ１３において、第２のパージ制御弁２８ｂを、設定した目標デューティ比に達するよう駆動すると共に、第２のパージ制御弁２８ｂの故障診断を行う。故障診断が終了した時、第２の故障フラグに値「１」が設定される。

ステップＳ１１の判断がＮｏならば、積算パージ流量ＱＰＧＰが所定値に達していないことを示し、第２のパージ制御弁２８ｂの故障診断を行うのは、立ち上がりデューティの変動により空燃比が影響されるおそれがあるので好ましくない。したがって、ステップＳ８およびＳ９に進み、第１のパージ制御弁２８ａのみでパージ処理を行う。

ステップＳ１０の判断がＮｏならば、第１のパージ制御弁２８ａの故障診断を行う第１のモードを選択する。ステップＳ１４において、第１のパージ制御弁２８ａの目標デューティ比に、総目標デューティ比ＤｕｔｙＣＭＤを設定する。ステップＳ１５において、第１のパージ制御弁２８aを、設定した目標デューティ比に達するよう駆動すると共に、第１のパージ制御弁２８ａの故障診断を行う。故障診断が終了した時、第１の故障フラグに値「１」が設定される。

ステップＳ１３およびＳ１５で実施する故障診断は、前述したように、タンク内圧センサ２５の検出値に脈動が現れるかどうかに基づいて行う。脈動が現われれば、パージ制御弁が正常であると判断する。

脈動が現れるかどうかは、任意の適切な手法により実現されることができる。たとえば、図２の（ｂ）に示すように、パージ制御弁が正常ならば、デューティ信号の周期Ｔと同じ周期で脈動波形が現れるはずである。したがって、タンク内圧ＰＴＡＮＫを所定の時間間隔でサンプリングし、極値（最大値または最小値）間の間隔がデューティ信号の周期Ｔと同じならば、脈動が現れていると判断することができる。

なお、ステップＳ６、Ｓ９、Ｓ１３、Ｓ１５の第１および第２のパージ制御弁の駆動においては、図２（ａ）を参照して説明したように、徐々に目標デューティ比に達するようパージ制御弁をデューティ制御するのが好ましい。これは、目標デューティ比でパージ制御弁の駆動を開始することによりパージ流量を急激に増大させると、エンジン２の運転状態を不安定にするおそれがあるからである。

また、ステップＳ９における第１のパージ制御弁２８ａの駆動は、故障診断において第１のパージ制御弁２８ａが正常と判断された場合に実行されるようにしてもよい。同様に、ステップＳ６における第１および第２のパージ制御弁２８ａ、２８ｂの駆動は、故障診断において第１および第２のパージ制御弁２８ａ、２８ｂが正常と判断された場合に実行されるようにしてもよい。

上記実施形態は、汎用の（例えば、船外機等の）内燃機関に適用可能である。

この発明の一実施例に従う、内燃機関の蒸発燃料処理装置を概略的に示す図。 （ａ）パージ制御弁のデューティ比を目標デューティ比に向けて増加する時のタンク内圧の挙動、および、（ｂ）パージ制御弁に対するデューティ信号とタンク内圧の脈動との関係を示す図。 この発明の一実施例に従う、第１および第２のパージ制御弁の故障診断のタイムチャート。 この発明の一実施例に従う、制御装置のブロック図。 この発明の一実施例に従う、第１および第２のパージ制御弁の故障診断を行うプロセスのフローチャート。 この発明の一実施例に従う、総目標デューティ比を算出するプロセスのフローチャート。 この発明の一実施例に従う、目標パージ流量と総目標デューティ比の関係を示すマップ。

符号の説明

１ ＥＣＵ
２ エンジン
３ 吸気管
９ 燃料タンク
２１ キャニスタ
２５ タンク内圧センサ
２７ パージ通路
２７ａ パージ通路の第１の分岐通路
２７ｂ パージ通路の第２の分岐通路
２８ａ 第１のパージ制御弁
２８ｂ 第２のパージ制御弁

Claims (3)

1. 燃料タンクと、該燃料タンク内で発生する蒸発燃料を吸着するキャニスタと、該キャニスタと内燃機関の吸気通路を接続する第１の通路と、該第１の通路と並列に設けられ、該キャニスタと該内燃機関の吸気通路を接続する第２の通路と、該第１の通路に設けられた第１のパージ制御弁と、該第２の通路に設けられた第２のパージ制御弁とを有する蒸発燃料処理装置の故障診断装置であって、
   前記蒸発燃料処理装置内の圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記第１のパージ制御弁および前記第２のパージ制御弁を作動させる制御手段と、
   前記制御手段で前記第１のパージ制御弁を動作させたときに前記圧力検出手段により検出された圧力に応じて、前記第１のパージ制御弁の故障を診断し、該故障診断終了後、前記第１のパージ制御弁に代えて前記第２のパージ制御弁を動作させた時に前記圧力検出手段により検出された圧力に応じて、前記第２のパージ制御弁の故障を診断する故障診断手段とを備え、
   前記第１のパージ制御弁は、前記第２のパージ制御弁に比べて少ないパージ流量を制御するよう構成されている、蒸発燃料処理装置の故障診断装置。
2. さらに、
   前記蒸発燃料処理装置から前記吸気通路に流れるパージ流量を積算して積算値を算出する積算手段を備えており、
   前記故障診断手段による前記第２のパージ制御弁の故障診断は、前記積算値が所定値以上の時に実行される、
   請求項１に記載の蒸発燃料処理装置の故障診断装置。
3. 前記制御手段は、前記第１のパージ制御弁と前記第２のパージ制御弁の両方の故障診断が終了した後に、該第１のパージ制御弁と該第２のパージ制御弁の同時動作を許可する、
   請求項１または２に記載の蒸発燃料処理装置の故障診断装置。

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