JP5109899B2 - 蒸発燃料処理装置の故障診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、蒸発燃料処理装置の故障診断装置に関する。

蒸発燃料処理装置は、自動車のエンジンの作動に伴って燃料タンク内の温度が上昇することにより発生する蒸発燃料が大気中に放出されることを防止するための装置である。蒸発燃料処理装置はこの目的のために閉鎖系とし、エンジン停止後の蒸発燃料をキャニスタ内の活性炭に吸着させるようにしている。そして、エンジン始動後、キャニスタ内の活性炭に吸着された蒸発燃料はエンジンの吸気通路内の負圧によってエンジンへと吸い込まれ燃焼される。

何らかの原因で蒸発燃料処理装置が損傷した場合には蒸発燃料がその損傷箇所からリークし大気中に放出されてしまうおそれがあるため、従来、かかる損傷を検出をするための故障診断装置が設けられている。

故障診断装置は、エンジン停止後、蒸発燃料の通路をエンジンの吸気管の手前で閉鎖し密閉状態とする。このとき、燃料システム内は依然高温であるため燃料の蒸発はさらに進み、当該通路内の圧力が上昇するはずである。したがって、その圧力が所定時間内に閾値を超えれば正常（リークなし）と判断できる。一方、損傷して蒸発燃料がリークしている場合には通路内の圧力は上昇しないか、上昇してもわずかであり、所定時間内に閾値を超えない。この場合、異常（リークあり）と判断する。蒸発燃料処理装置の故障診断の基本的手法は概ね以上のようなものである。

しかし上述の故障診断は、そもそも蒸発燃料処理装置内の圧力変化があることが前提である。したがって、例えばほとんどエンジンを作動させず暖機していないような状態でエンジンを停止した場合には、燃料はほとんど蒸発せず、蒸発燃料処理装置内の圧力変化は十分に生じない。このような場合には正確な故障診断は望めない。

これに対し、特許文献１には、燃料温度が外気温度に対して十分に高くない場合は、十分な圧力変化が生じるとは限らないと判断して故障診断を行わないことが記載されている。

特開２００５−３４４５４１号公報（段落００２４）

本発明は、蒸発燃料処理装置の故障診断装置の改良であり、その診断精度をより高めることを目的とする。

本発明の一側面によれば、燃料タンク内で発生する蒸発燃料をエンジンの吸気系に供給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の外気温を検出する外気温検出手段と、エンジン停止前の燃料の燃焼量に関連するパラメータ値を検出するパラメータ値検出手段と、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、エンジン停止後に前記蒸発燃料処理装置を密閉状態にし、前記圧力検出手段により検出された圧力に基づいて前記蒸発燃料処理装置の故障の有無を診断する診断手段と、前記パラメータ値が所定の閾値未満の時は前記診断手段による診断を禁止する禁止手段とを備え、前記所定の閾値は、前記外気温検出手段により検出された外気温が高いほど高い値に設定されることを特徴とする蒸発燃料処理装置の故障診断装置が提供される。

この構成によれば、蒸発燃料処理装置内に故障診断可能な圧力変化を生じることができるか否かを判断するための閾値が、外気温度に応じて設定されるので、誤判定を招きやすい無駄な故障診断を実行せずに済む。

本発明の好適な実施形態によれば、前記パラメータ値は、エンジン停止前の吸入空気量の積算値又は燃料消費量であることが好ましい。

吸入空気量の積算値又は燃料消費量を用いることにより、作動中のエンジンや排気系から伝達される熱の影響に伴う蒸発燃料の発生しやすさを精度よく検出することが可能になる。

本発明の好適な実施形態によれば、前記診断手段は、前記蒸発燃料処理装置を密閉状態にしてから第１所定時間内に前記圧力検出手段により検出された圧力の上昇量が第１所定量以上となった場合は正常と判定する第１判定手段を含むことが好ましい。

この構成によれば、蒸発燃料処理装置内の圧力変動が生じやすい状況で故障診断が実行されるので診断精度を高めることができる。

本発明の好適な実施形態によれば、前記診断手段は、前記第１判定手段により正常と判定されなかった場合、前記密閉状態を解除して前記蒸発燃料処理装置内の圧力を大気圧としてから再び密閉状態にし、この密閉状態にしてから第２所定時間内に前記圧力検出手段により検出された圧力の低下量が第２所定量以上にならなかった場合は異常と判定する第２判定手段を更に含むことが好ましい。

この構成によれば、蒸発燃料処理装置内の圧力上昇によって正常と判定されなかった場合に、更に燃料処理装置内の温度低下による蒸発燃料の凝縮に伴う圧力低下の度合で正常かどうかが判定されるので、更に診断精度を高めることができる。

本発明によれば、より高精度に診断を行うことができる蒸発燃料処理装置の故障診断装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決手段として必須のものであるとは限らない。

図１は、本実施形態における蒸発燃料処理装置の故障診断装置の構成を示す図である。

図１において、１は不図示のエンジンの吸気ポートに連結される吸気管で、その中途部にはスロットルバルブ２が設けられている。また、スロットルバルブ２の上流には、吸気管１内の空気流量を計測するエアフローメータ３が設けられている。

４は、燃料タンク５内で生じた蒸発燃料を吸気管１へとパージするように処理する蒸発燃料処理装置である。蒸発燃料処理装置４において、燃料タンク５には蒸発燃料を排出する排出管６が設けられ、この排出管６はキャニスタ７に接続されている。キャニスタ７には活性炭等が充填されており、蒸発燃料はここで吸着される。キャニスタ７は更に、パージバルブ８を有するパージ通路９を介して吸気管１と連結されている。エンジン作動中の吸気管１には、スロットルバルブ２の開度に応じた吸気負圧が生じており、この吸気負圧を利用して、キャニスタ７で吸着されたガソリン成分が吸気管１へとパージされる。パージバルブ８はこのパージ量を制御する制御バルブである。

キャニスタ７には、カットバルブ１０を有する空気通路１１も設けられている。カットバルブ１０は、空気通路１１の閉鎖及び開放を制御する制御バルブである。したがって、パージバルブ８及びカットバルブ１０を共に閉鎖することにより、蒸発燃料処理装置４を密閉状態とすることができる。

また、排出管６の中途部には、蒸発燃料処理装置４内の圧力を検出する圧力センサ１１が設けられている。

蒸発燃料処理装置４の外部には、外気温度を検出する外気温度センサが設けられる。

１３は、蒸発燃料処理装置４の故障診断装置として機能する電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。エアフローメータ３、圧力センサ１１、外気温度センサ１２、及びイグニッションスイッチ（ＩＧｓｗ）１４は、このＥＣＵ１３に接続される。また、パージバルブ８及びカットバルブ１０は、このＥＣＵ１３によって制御される。

ＥＣＵ１３は、不図示のＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを有するマイクロコンピュータであり、ＲＯＭに記憶された制御プログラムをＣＰＵが実行することで、以下に説明する蒸発燃料処理装置４の故障診断処理を行う。

ＥＣＵ１３はまず、蒸発燃料処理装置４の故障診断を実行するか否かを判定する処理を行う。この処理を、図２のフローチャートを参照して説明する。

ステップＳ１で、エアフローメータ３から吸入空気量Ｑａを、イグニッションスイッチ１４からその状態信号ＩＧｓｗを、外気温度センサ１２から外気温度Ｔａを、それぞれ入力する。

次に、ステップＳ２で、現在イグニッションスイッチ１４がＯＮ（ＩＧｓｗ＝ＯＮ）かどうかを判断する。イグニッションスイッチ１４がＯＮであれば、処理はステップＳ８に進み、吸入空気量Ｑａを積算する。その後、ステップＳ１に戻って処理を繰り返す。こうして、イグニッションスイッチ１４がＯＮの期間中（すなわちエンジン作動中）における吸入空気量Ｑａの積算値が求められる。なお、エンジン作動中は、運転動作等に伴って蒸発燃料処理装置４内の圧力が刻々さまざまに変化し、正確な故障診断は望めないため、この期間中は従来どおり、故障診断は実行しない。

ステップＳ２において、イグニッションスイッチ１４がＯＦＦであった場合は、処理はステップＳ３に進み、前回のイグニッションスイッチ１４の状態はＯＮであったどうかを判定する。前回もＯＦＦであった場合は、エンジン停止状態の継続中であり、そのままステップＳ１に戻り処理を繰り返す。

ステップＳ２で現在はイグニッションＯＦＦ、ステップＳ３で前回はイグニッションＯＮであったと判定された場合、これは、イグニッションスイッチ１４がＯＮからＯＦＦに切り替わり、エンジンが停止されたことを示している。この場合、処理はステップＳ４に進み、故障診断禁止閾値Ｑｓを設定する。

故障診断禁止閾値Ｑｓは、図２のＳ４のボックスに示されるように、外気温度Ｔａに応じた値に設定される。すなわち、外気温度Ｔａが高いほど故障診断禁止閾値Ｑｓは高い値に設定される。これは、外気温度Ｔａが高いほど、燃料タンク５内の燃料はエンジンや排気系からの熱影響を受けにくい傾向があるためである。このため、外気温度Ｔａが高いほど故障診断の禁止領域が増加するよう、故障診断禁止閾値Ｑｓを高くしている。

なお、ＥＣＵ１３は、例えば、かかるＴａとＱｓの対応関係をテーブルとしてＲＡＭに記憶しておき、このテーブルを参照して外気温度Ｔａに対応する故障診断禁止閾値Ｑｓを設定すればよい。

次に、ステップＳ５で、Ｑａ積算値がステップＳ４で設定した故障診断禁止閾値Ｑｓ以上であるかどうかを判定する。ここで、Ｑａ積算値が故障診断禁止閾値Ｑｓ未満であれば、故障診断禁止と判定し（ステップＳ６）、Ｑａ積算値が故障診断禁止閾値Ｑｓ以上であれば、故障診断実行と判定する（ステップＳ７）。

本実施形態における蒸発燃料処理装置４の故障診断を実行するか否かを判定する処理は、概ね以上のとおりである。この処理によれば、外気温度Ｔａに基づいて、蒸発燃料の通路内の圧力変化を十分に生じるかどうかを判断するための故障診断禁止閾値Ｑｓが設定（補正）されるので、精度の悪い無駄な故障診断を実行せずに済む。

なお、上述の実施形態では、エアフローメータ３で検出された吸入空気量の積算値を用いて故障診断を実行するか否かを判定した。吸入空気量の積算値は、エンジン停止前の燃料の燃焼量に関連するパラメータ値であって、エンジンが十分に作動し、エンジンを停止しても燃料の蒸発が進み、蒸発燃料の通路内の圧力変化は十分に生じるかどうかを判断するための代表値である。したがって、このような判断ができるかぎり、燃料の燃焼量に関連する他のパラメータを用いてもよい。例えば、吸入空気量の積算値の代わりに、燃料消費量を用いて故障診断を実行するか否かを判定するようにしてもよい。燃料消費量は、例えば、燃料タンク内に燃料残量検知手段としてのレベルセンサを設け、運転期間中におけるレベルセンサの検出値の変動量により計測することができる。

以下では、ステップＳ７で故障診断実行と判定された場合に実行される故障診断処理を、図３及び図４を参照して詳しく説明する。

図３は、本実施形態における蒸発燃料処理装置の故障診断処理に係るタイミングチャートである。

本実施形態における故障診断処理は、フェイズ１からフェイズ４の４つフェイズに区分できる。

フェイズ１では、カットバルブ１０を開弁して大気開放状態とし、大気圧がゼロ点となるように調整する。ただし、カットバルブ１０は運転中も開弁され大気開放状態であり、実際には、故障診断に入るときには、もともと開放された状態である。つまり、カットバルブ１０は、後述のように、故障診断の実行中のみ閉弁される。

フェイズ２では、エンジン停止後、パージバルブ８及びカットバルブ１０を共に閉鎖することで蒸発燃料処理装置４を密閉状態とし、圧力センサ１１で検出される圧力の変化量を計測する。このとき、正常であれば、燃料の蒸発はさらに進み、蒸発燃料処理装置４内の圧力は上昇するはずである。そこで、蒸発燃料処理装置４を密閉状態にしてから第１所定期間α内に、圧力変化量（上昇量）が正常判定閾値（第１閾値）Ｐｘ以上となった場合、蒸発燃料のリークはなく、正常と判断する。一方、第１所定期間α内に圧力変化量が正常判定閾値Ｐｘ以上にならないまま飽和した場合は、正常とは判断されず、フェイズ３に移行する。

フェイズ３は、フェイズ４で精度の高い診断を行うための準備段階である。ここでは、再びカットバルブ１０を開弁して大気開放状態とし、大気圧をゼロ点として調整する。

そして、フェイズ４では、再びパージバルブ８及びカットバルブ１０を共に閉鎖することで蒸発燃料処理装置４を再度密閉状態とする。このまま放置すると、燃料タンク５は次第に外気で冷却され、蒸発燃料の凝縮が始まり圧力降下が発生する。このとき、圧力降下が十分で、蒸発燃料処理装置４を再度密閉状態にしてから第２所定期間β（ただし、β＞α）内に、圧力変化量（低下量）が異常判定閾値（第２閾値）Ｐｙ以上になれば、正常と判定する。一方、圧力低下が十分でなく（大気圧又は大気圧に近い）、圧力低下量が第２所定期間β内に異常判定閾値Ｐｙ以上にならなかった場合は、蒸発燃料がリークしており故障と判定する。

図４は、本実施形態における蒸発燃料処理装置の故障診断処理を示すフローチャートである。

ステップＡ１では、故障診断が完了（フェイズ４が完了）したかを判断している。後述するステップＡ１６で診断完了とされた場合のみ、そのまま本処理を抜ける。それ以外はステップＡ２に進む。ステップＡ２に進むことにより、圧力センサ１１で検出される蒸発燃料処理装置４内の圧力Ｐが継続的に監視される。

ステップＡ３、Ａ４、Ａ５はそれぞれ、フェイズ３、２、１が完了したかどうかの判断である。ステップＡ５でフェイズ１が完了していない場合は、フェイズ１の処理として、ステップＡ６で、カットバルブ１０を開弁する。ステップＡ７で、圧力Ｐが大気圧となったどうかを判定し、大気圧となればフェイズ１完了である（ステップＡ８）。

フェイズ１が完了した場合（ステップＡ５、ＹＥＳ）は、フェイズ２の処理として、ステップＡ９で、カットバルブ１０を閉弁するとともに、ステップＡ１０で、タイマｔの作動を開始する。ステップＡ１１では、ｔが第１所定期間α以内であるかを判定している。ｔがα以内である場合は、ステップＡ１２で、カットバルブ１０の閉弁からの圧力Ｐの変化量が正常判定閾値Ｐｘ以上となったかどうかを判定する。Ｐｘ以上でない場合はそのまま処理を抜ける。Ｐｘ以上となった場合は、ステップＡ１３で、正常と判定し、ステップＡ１４で、カットバルブ１０を開弁する。そして、ステップＡ１５で、タイマをリセットし、ステップＡ１６で診断完了とする。

ステップＡ１１において、ｔがαを経過した場合、ステップＡ１７でフェイズ２完了とする。

フェイズ２が完了した場合（ステップＡ４、ＹＥＳ）は、フェイズ３の処理として、ステップＡ１８で、カットバルブ１０を開弁し、ステップＡ１９で圧力Ｐが大気圧となったかを判定する。圧力Ｐが大気圧となればフェイズ３は完了となる（ステップＡ２０）。

フェイズ３が完了した場合（ステップＡ３、ＹＥＳ）は、フェイズ４の処理として、ステップＡ２１で、カットバルブ１０を閉弁するとともに、ステップＡ２２でタイマｔの作動を開始する。ステップＡ２３では、ｔが第２所定期間βとなったかを判定している。ｔが第２所定期間βに達していなければそのまま処理を抜ける。ｔが第２所定期間βに達すると、ステップＡ２４において、カットバルブ１０を閉弁してからの圧力Ｐの変化量が異常判定閾値Ｐｙ以上となっていれば、ステップＡ２５で正常と判定し、Ｐｙ以上となっていなければ、ステップＡ２６で異常と判定する。ステップＡ２５又はＡ２６の判定後はステップＡ１４に進み、カットバルブ１０を開弁し、ステップＡ１５でタイマをリセットし、ステップＡ１６で診断完了となる。

実施形態における蒸発燃料処理装置の故障診断装置の構成を示す図。 実施形態における蒸発燃料処理装置の故障診断を実行するか否かを判定する処理を示すフローチャート。 実施形態における蒸発燃料処理装置の故障診断処理に係るタイミングチャート。 実施形態における蒸発燃料処理装置の故障診断処理を示すフローチャート。

符号の説明

１：吸気管
２：スロットルバルブ
３：エアフローメータ
４：蒸発燃料処理装置
５：燃料タンク
６：排出管
７：キャニスタ
８：パージバルブ
９：パージ通路
１０：カットバルブ
１１：空気通路
１２：外気温度センサ
１３：ＥＣＵ
１４：イグニッションスイッチ

Claims (4)

1. 燃料タンク内で発生する蒸発燃料をエンジンの吸気系に供給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の外気温を検出する外気温検出手段と、
   エンジン停止前の燃料の燃焼量に関連するパラメータ値を検出するパラメータ値検出手段と、
   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、
   エンジン停止後に前記蒸発燃料処理装置を密閉状態にし、前記圧力検出手段により検出された圧力に基づいて前記蒸発燃料処理装置の故障の有無を診断する診断手段と、
   前記パラメータ値が所定の閾値未満の時は前記診断手段による診断を禁止する禁止手段と、
   を備え、
   前記所定の閾値は、前記外気温検出手段により検出された外気温が高いほど高い値に設定されることを特徴とする蒸発燃料処理装置の故障診断装置。
2. 前記パラメータ値は、エンジン停止前の吸入空気量の積算値又は燃料消費量であることを特徴とする請求項１に記載の蒸発燃料装置の故障診断装置。
3. 前記診断手段は、前記蒸発燃料処理装置を密閉状態にしてから第１所定時間内に前記圧力検出手段により検出された圧力の上昇量が第１所定量以上となった場合は正常と判定する第１判定手段を含むことを特徴とする請求項２に記載の蒸発燃料装置の故障診断装置。
4. 前記診断手段は、前記第１判定手段により正常と判定されなかった場合、前記密閉状態を解除して前記蒸発燃料処理装置内の圧力を大気圧としてから再び密閉状態にし、この密閉状態にしてから第２所定時間内に前記圧力検出手段により検出された圧力の低下量が第２所定量以上にならなかった場合は異常と判定する第２判定手段を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の蒸発燃料装置の故障診断装置。

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