JP5115374B2 - エバポパージシステムのリーク診断装置 - Google Patents

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Description

本発明は、燃料タンク内のエバポガス(燃料蒸発ガス)をエンジンの吸気通路にパージするエバポパージシステムのリーク診断に関し、特に、キャニスタから吸気通路への連通路を開閉するパージバルブのリーク診断に関する。
車両の燃料タンク内で燃料が蒸発することにより発生したエバポガスが、大気中に放出されることを防止するために、燃料タンク内のエバポガスをエバポ通路を介してキャニスタに吸着させ、さらにこの吸着させたエバポガスを吸気通路にパージするエバポパージシステムが知られている。このエバポパージシステムにおいては、吸気通路にパージするエバポガス量の調節は、キャニスタと吸気通路とを連通する通路に設けたパージバルブの開度を制御することにより行っている。
ところで、パージバルブのリーク診断方法としては、パージバルブを閉弁して燃料タンクからパージバルブまでを密閉した状態にして、密閉された空間内の圧力変化に基づいてリークの有無を診断する方法が知られている。
例えば特許文献1には、車両が減速状態にあるときに、パージバルブを閉じ、かつキャニスタと大気とを連通する大気開放通路を閉じて、この状態で燃料タンク内の負圧値の変化に基づいてパージバルブからリークしているか否かを診断する技術が開示されている。
特開2005−61264号公報
ところで、リーク診断に必要な時間は燃料タンク内の空間容積により異なる。例えば、燃料タンク内の燃料量が多く空間容積が小さい状態では、リークがある場合に短時間で圧力変化が生じ、逆に空間容積が大きい状態では、リークしていても圧力変化が生じるまでに時間を要する。
しかしながら、特許文献1ではリーク診断を行うのは車両が減速状態のときであり、診断を継続する時間も一定である。このため、どのような空間容積の状態でも確実に診断するために、長い診断時間を設定することとなる。その結果として、診断時間を確保できる機会が少なくなり、診断頻度が少なくなるという問題がある。
そこで、本発明では、リーク診断の頻度を確保し、かつ精度良く診断することを目的とする。
本発明は、燃料タンクと、燃料タンク内の燃料蒸発ガスを内燃機関の吸気通路にパージするパージ通路と、このパージ通路に介装したパージバルブと、を有するエバポパージシステムについて、パージバルブを閉じることにより燃料タンクを含むエバポパージシステムを閉塞し、この状態でのエバポパージシステム内の圧力変化に基づいて、パージバルブから漏れが生じているか否かの判定であるリーク診断を行うエバポパージシステムのリーク診断装置において、エバポパージシステムを閉塞してからパージバルブの漏れの有無を判定するまでの時間である診断継続時間を現在の運転状態に応じて可変に制御する診断継続時間可変手段と、リーク診断を実行可能な運転状態である診断領域の広さを設定する診断領域設定手段と、を有し、診断領域設定手段は、燃料を除いた燃料タンク内の空間容積又は燃料タンク内の燃料量に応じて診断領域の広さを変化させる
本発明によれば、リーク診断のための診断継続時間を可変に制御するので、例えば燃料タンク内の空間容積やリーク診断を行う領域の広さに応じた適切な診断継続時間を設定することができる。これにより、診断機会の減少を防止しつつ、確実にリークの有無を判定することができる。
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態を適用するエバポパージシステムの概略構成図である。
1は燃料タンク、2は燃料タンク内の燃料レベルを検出する燃料レベルセンサ、3はキャニスタ、4は吸気温センサ、5はエバポガスのパージ量を調節するパージバルブ(開閉弁)、6はエンジンに吸入空気を供給する吸気通路、7は吸入空気量を調節するスロットルバルブ、8は圧力センサ、9は燃料タンク1とキャニスタ3を連通するエバポ通路、10はキャニスタ3と吸気通路6のスロットルバルブ7より下流側とを連通するパージ通路、11はキャニスタ3内部と大気中とを連通する連通路、12は連通路11を開閉するドレンカットバルブ、13はコントロールユニット(診断継続時間可変手段、診断領域設定手段、診断領域判定手段、診断領域検知手段)、14はである。
コントロールユニット13は、パージバルブ5、スロットルバルブ7、及びドレンカットバルブ12の開度制御や、燃料レベルセンサ2及び圧力センサ8の検出値に基づいて後述するリーク診断を行う。
なお、通常運転時には、パージバルブ5は閉じている。また、ドレンカットバルブ12は開いており、キャニスタ3内部は連通路11を介して大気と連通している。
ここで、エバポガスのパージ方法について説明する。
燃料タンク1内で燃料が蒸発することにより生じたエバポガスは、エバポ通路9を通ってキャニスタ3に流入し、キャニスタ3内に収容されている活性炭等の吸着体に吸着する。この吸着量が所定量に達した場合には、コントロールユニット13はパージバルブ5を開く。吸気通路6内は大気圧以下なので、パージバルブ5を開くことによりパージ通路10は大気圧よりも低圧になり、キャニスタ3内には連通路11を介して空気が流入する。この空気の流れによって、吸着体に吸着しているエバポガスは吸着体から離脱し、パージ通路10を介して吸気通路6にパージされる。
次に、コントロールユニット13が実行する上記エバポパージシステムのリーク診断について説明する。
リーク診断時には、走行中にパージバルブ5及びドレンカットバルブ12を閉じて、エバポシステムを閉塞する。このとき、パージバルブ5にリークがあれば、吸気通路6の負圧によってエバポシステム内が減圧されるので、減圧の程度に基づいてリークの有無を判定する。具体的には、所定時間内に予め設定した所定の閾値まで減圧した場合にはリークありとの判定をする。
ところで、パージバルブ5がリークしている場合であっても、エバポパージシステム内の減圧速度は燃料タンク1内の燃料量によって異なる。すなわち、リークしているか否かの判定に要する時間は、燃料タンク1内の燃料量によって異なる。
図2は、減圧速度と燃料タンク1内の燃料量との関係を示す図であり、縦軸はエバポパージシステムの内圧(燃料タンク1の内圧)、横軸は時間である。
パージバルブ5がリークしていない場合は、燃料タンク1の内圧は、時間が経過してもほぼエバポパージシステムを閉塞したときの圧力(基準圧)のままである。これに対して、リークがある場合は、時間の経過とともに燃料タンク1の内圧は低下する。そして、この減圧速度は、燃料タンク1内の燃料量が多いときの方が、少ないときよりも速い。
これは、燃料タンク1内の燃料量が多いときは、少ないときに比べてエバポパージシステム内の空間容積は相対的に小さくなるので、リークによる減圧の影響が大きくなるためである。したがって、図2に示すように、燃料タンク1内の燃料量が多い場合の方が、少ない場合に比べて減圧速度が大きくなる。
そこで、パージバルブ5のリーク診断において、この減圧速度と燃料タンク1内の燃料量との関係を利用する。
図3は、パージバルブ5のリーク診断制御のフローチャートである。
ステップS100では、現在の運転状態が予め設定しておいた診断領域内であるか否かを判定し、診断領域内であればステップS101に進み、診断領域でなければそのまま処理を終了する。
診断領域か否かの判定は、診断領域として例えばアイドル運転中や減速中等を設定しておき、図示しないクランク角センサの検出信号に基づいてこれらの領域内であるか否かを判定する。
ステップS101では、燃料タンク1の空間容積に応じて診断継続時間を設定する。診断継続時間とは、リークがある場合に燃料タンク1の内圧が低下するまでに要する時間である。したがって、エバポパージシステムをその時間が経過するまで閉塞し続けても、圧力が変化しなければ、リークしていないと判断できる。
診断継続時間の具体的な設定方法は、図4に示すように診断継続時間と空間容積との関係を設定したテーブルを検索する。図4は、縦軸が診断継続時間、横軸が空間容積であり、空間容積が大きくなるほど診断継続時間が長くなるよう設定されている。なお、診断継続時間は、実験等を通じて空間容積ごとに求めて設定する。
また、空間容積は、燃料レベルセンサ2で検出する燃料レベルと空間容積との関係を予め実験等を通じて求めておき、診断時の燃料レベルセンサ2の検出信号に基づいて算出する。
ステップS102では、エバポパージシステムを閉塞する。すなわち、パージバルブ5及びドレンカットバルブ12を閉じる。
ステップS103では、診断継続時間内に予め設定した閾値まで減圧したか否かを判定する。閾値は、リークがある場合に確実に到達する圧力値を設定する。
閾値まで減圧した場合にはステップS104に進み、リーク有と判定する。一方、閾値まで減圧しない場合にはステップS105に進み、リーク無と判定する。
以上のように本実施形態によれば、次の効果を得ることができる。
(1)パージバルブ5及びドレンカットバルブ12を閉じて燃料タンク1を含むエバポパージシステムを閉塞し、この状態でのエバポパージシステム内の圧力変化に基づいて、パージバルブ5から漏れが生じているか否かの判定であるリーク診断を行うエバポパージシステムのリーク診断装置において、エバポパージシステムを閉塞してからパージバルブ5の漏れの有無を判定するまでの時間である診断継続時間を現在の運転状態に応じて可変に制御するので、診断機会の減少を防止しつつ、確実にリークの有無を判定することができる。
(2)燃料タンク1内の空間容積に応じて、空間容積が小さいほど短く、大きいほど長く診断継続時間を設定することにより、診断機会の減少を防止しつつ、確実にリークの有無を判定することができる。
すなわち、燃料タンク1内の空間容積によらず一定の診断継続時間を設定する場合には、燃料タンク1内の燃料量が少ない場合に合わせて、長いリーク診断継続時間を設定する必要がある。このため、燃料タンク1内の燃料量が多い場合には、診断継続時間が不必要に長くなり、また、その間に診断領域から外れた場合には、診断可能な程度まで減圧しているにもかかわらず、診断が不成立となってしまう。しかしながら、本実施形態では、燃料タンク1内の燃料量が多い場合には診断継続時間を短く設定するので、診断機会の減少を防止することができ、燃料量が少ない場合には診断継続時間を長く設定するので、確実にリークの有無を判定することができる。
第2実施形態について説明する。
本実施形態は、システムの構成は第1実施形態と同様であるが、リーク診断制御が異なる。図5は、本実施形態のリーク診断制御のフローチャートを示している。
ステップS200では、診断領域の選定を行う。具体的には、図6に示すマップを用いる。図6は縦軸が診断領域、横軸が燃料タンク1内の空間容積である。
診断領域D1は、アイドリング中(A)、減速中(B)、コールドスタート時(C)、燃料温度が低いとき(D)、燃料レベルゲージ2が動いていないとき(E)又は大気圧が高いとき(F)のいずれかの条件が成立する場合である。
なお、燃料温度が低いときとは、例えば冬季のように、他の季節に比べて相対的に燃料温度が低いときである。燃料レベルゲージ2が動かないときとは、例えば急減速時や悪路走行時のように燃料タンク1内の燃料液面が動くときを除いた状態のことをいう。これは、燃料レベルゲージ2が動いている状態では、誤診断するおそれがあるためである。
診断領域D2は、上記条件Aと、上記B〜Fのいずれか一つの条件が成立する場合である。診断領域D3は、A及びBと、上記C〜Fのいずれか一つの条件が成立する場合である。診断領域D4はA、B及びCと、上記D〜Fのいずれか一つの条件が成立する場合である。そして、診断領域D5は、A〜Dのすべての条件が成立し、かつEまたはFの条件が成立する場合である。すなわち、診断領域D1が最も広く、診断領域D5が最も狭い。
そして、空間容積が小さいほど広い診断領域を設定する。これは、上述したように空間容積が小さいほど診断に要する時間短く、様々な条件下での診断が可能となるためである。
なお、上記診断領域とA〜Fの条件との組み合わせは、あくまでも一例であって、これに限られるわけではない。
ステップS201では、現在の運転状態がステップS200で設定した診断領域内であるか否かを判定する。診断領域内である場合はステップS202に進み、診断領域外である場合はそのまま処理を終了する。
ステップS202では、エバポパージシステムを閉塞する。
ステップS203では、診断継続時間内に閾値まで減圧したか否かを判定する。診断継続時間は、第1実施形態と同様に空間容積に応じて設定する。また、閾値は第1実施形態と同様に設定する。
閾値まで減圧した場合にはステップS204に進み、減圧しない場合にはステップS205に進む。
ステップS204では、リーク有と判定し、ステップS205ではリーク無と判定して処理を終了する。
以上のように本実施形態によれば、燃料タンク1内の空間容積に応じて診断領域の広さを変化させ、空間容積が小さいほど診断領域が広くなるように設定するので、不必要に狭い診断領域を設定して診断頻度を低下させてしまうことを防止できる。
第3実施形態について説明する。
本実施形態も、システムの構成は第1実施形態と同様であるが、リーク診断制御が異なる。図7は本実施形態のリーク診断制御のフローチャートを示している。
ステップS300では、燃料タンク1内の空間容積に基づいて、診断領域か否かの判定に用いる条件(診断領域条件)の優先順位を決定する。優先順位は、例えば図8に示すように設定する。図8において燃料レベルゲージ2が動いていないという条件は、空間容積が大きい場合には、アイドリング中、減速中に続いて3番目に優先順位が高いが、空間容積が小さい場合には、コールドスタート時であること、燃料温度が低いこと、という条件より優先順位が低くなっている。これは、燃料タンク1内の空間容積が小さい場合には、大きい場合に比べて燃料レベルゲージ2が動くことによる診断精度への影響が大きいためである。
ステップS301では、現在の運転状態が診断領域内であるか否かを判定する。ここでは、優先順位の高い条件から順に、その条件が成立しているか否かを判定していく。いずれかの条件が成立していたら診断領域内であると判定してステップS302に進み、いずれの条件も成立していなければ診断領域外であると判定して、そのまま処理を終了する。
ステップS302〜S305は、図3のステップS102〜S105と同様なので説明を省略する。
以上のように本実施形態によれば、燃料タンク1内の空間容積に応じて診断領域条件の優先順位を設定するので、空間容積ごとに適した診断領域で診断を行うことができる。これにより、診断頻度の低下も防止することができる。
第4実施形態について説明する。
本実施形態も、システムの構成は第1実施形態と同様であるが、リーク診断制御が異なる。図9は本実施形態のリーク診断制御のフローチャートを示している。
ステップS400では、現在の運転状態が診断領域内であるか否かを判定する。ここでは、例えば図6の条件A〜Fのような診断可能な条件のすべてについて、成立しているか否かを判定する。そして、成立している条件を記憶する。
いずれかの条件が成立している場合は、診断領域内であると判定してステップS401に進み、すべての条件が成立していない場合は、診断領域外であると判定して処理を終了する。
ステップS401では、図3のステップS102と同様にエバポパージシステムを閉塞する。
ステップS402では、診断領域の広さに応じて診断継続時間を設定する。ステップS400で成立していた条件が多いほど診断領域が広いとして、図10を用いて診断継続時間を設定する。図10の縦軸は診断継続時間、横軸は診断領域の広さであり、診断領域が広いほど、診断継続時間が長くなっている。
これは、燃料タンク1の空間容積が同じであれば、診断領域が広いほど診断中に受ける外乱が多くなり、これによりリークの有無の見極めが難しくなるためである。すなわち、外乱の影響による圧力変化とリークによる圧力変化とを確実に見極めるだけの負圧を確保するために、診断継続時間を長くする必要があるためである。例えば、条件Aが成立して診断を実行する場合に、ホットリスタートかつ燃料温度が高い状態であれば、燃料の揮発量が多くなる。燃料が揮発するとエバポパージシステム内の圧力は上昇するので、リークによる圧力低下を打ち消すことになる。このため、リークによる圧力低下の速度は遅くなるので、リークの有無を見極めるために診断継続時間を長くする。
ステップS403〜S405は、図3のステップS103〜S105と同様なので説明を省略する。
以上のように本実施形態によれば、診断領域の広さに応じて診断継続時間を設定することとし、診断領域が広いほど診断継続時間を長く、診断領域が狭いほど診断継続時間を短くするので、外乱の影響等があっても、確実にリークの有無を判定することができる。
第5実施形態について説明する。
本実施形態も、システムの構成は第1実施形態と同様であるが、リーク診断制御が異なる。図11は本実施形態のリーク診断制御のフローチャートを示している。
ステップS500、S501は、図9のステップS400、S401と同様である。すなわち、現在の運転状態が診断領域内であるか否かの判定と、診断領域の広さの記憶を行い、診断領域内の場合はエバポパージシステムを閉塞し、診断領域外の場合は処理を終了する。
ステップS502では、燃料タンク1内の空間容積の大きさと診断領域の広さに応じて、図12を用いて診断継続時間の設定を行う。
図12は、縦軸が診断継続時間、横軸が空間容積であり、空間容積が大きいほど診断継続時間が長く、かつ同じ空間容積であれば診断領域が広いほど診断継続時間が長くなっている。これは、図4と図10とを組み合わせた図に相当する。
ステップS503〜S505は、図3のステップS103〜S105と同様なので説明を省略する。
以上のように本実施形態によれば、燃料タンク1内の空間容積及び診断領域の広さに応じて診断継続時間を設定することにより、空間容積に応じた適切な診断領域を設定し、かつ、この診断領域に応じた適切な診断継続時間を設定することができる。これにより、診断の成立性を確保し、診断頻度の低下を防止することができる。
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。例えば、上記の第1から第5の実施形態においては、燃料タンク1の空間容積に基づいて、診断継続時間、診断領域の広さ、診断領域条件の優先順位を設定したが、燃料レベルセンサ2で検出する燃料レベルから燃料タンク1内の燃料量を算出し、この燃料量に基づいて同様の制御を行うことも当然可能である。その場合は、燃料タンク1内の燃料量が少ないほど診断継続時間を長く、診断領域を狭く設定し、燃料量が多いほど診断継続時間を短く、診断領域を広く設定することとすればよい。
第1実施形態を適用するシステムの構成を示す図である。 減圧速度と燃料タンク内の燃料量との関係を示す図である。 第1実施形態のリーク診断制御のフローチャートである。 第1実施形態の空間容積と診断継続時間との関係を示す図である。 第2実施形態のリーク診断制御のフローチャートである。 第2実施形態の空間容積と診断領域との関係を示す図である。 第3実施形態のリーク診断制御のフローチャートである。 診断領域の優先順位変更の一例を示す図である。 第4実施形態のリーク診断制御のフローチャートである。 第4実施形態の診断領域と診断継続時間との関係を示す図である。 第5実施形態のリーク診断制御のフローチャートである。 第5実施形態の空間容積及び診断領域と診断継続時間との関係を示す図である。
符号の説明
1 燃料タンク
2 燃料レベルセンサ
3 キャニスタ
4 吸気温センサ
5 パージバルブ
6 吸気通路
7 スロットルバルブ
8 圧力センサ
9 エバポ通路
10 パージ通路
11 連通路
12 ドレンカットバルブ
13 コントロールユニット

Claims (9)

  1. 燃料タンクと、
    燃料タンク内の燃料蒸発ガスを内燃機関の吸気通路にパージするパージ通路と、
    このパージ通路に介装したパージバルブと、
    を有するエバポパージシステムについて、
    前記パージバルブを閉じることにより前記燃料タンクを含むエバポパージシステムを閉塞し、この状態でのエバポパージシステム内の圧力変化に基づいて、前記パージバルブから漏れが生じているか否かの判定であるリーク診断を行うエバポパージシステムのリーク診断装置において、
    エバポパージシステムを閉塞してからパージバルブの漏れの有無を判定するまでの時間である診断継続時間を現在の運転状態に応じて可変に制御する診断継続時間可変手段と、
    前記リーク診断を実行可能な運転状態である診断領域の広さを設定する診断領域設定手段と、
    を有し、
    前記診断領域設定手段は、燃料を除いた前記燃料タンク内の空間容積又は前記燃料タンク内の燃料量に応じて前記診断領域の広さを変化させることを特徴とするエバポパージシステムのリーク診断装置。
  2. 前記診断継続時間可変手段は、燃料を除いた前記燃料タンク内の空間容積又は前記燃料タンク内の燃料量に応じて診断継続時間を変化させることを特徴とする請求項1に記載のエバポパージシステムのリーク診断装置。
  3. 前記診断継続時間可変手段は、前記診断継続時間を前記空間容積が小さいほど短く、大きいほど長くすることを特徴とする請求項2に記載のエバポパージシステムのリーク診断装置。
  4. 前記診断領域設定手段は、前記診断領域を前記空間容積が小さいほど広く、大きいほど狭く設定することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のエバポパージシステムのリーク診断装置。
  5. 燃料タンクと、
    燃料タンク内の燃料蒸発ガスを内燃機関の吸気通路にパージするパージ通路と、
    このパージ通路に介装したパージバルブと、
    を有するエバポパージシステムについて、
    前記パージバルブを閉じることにより前記燃料タンクを含むエバポパージシステムを閉塞し、この状態でのエバポパージシステム内の圧力変化に基づいて、前記パージバルブから漏れが生じているか否かの判定であるリーク診断を行うエバポパージシステムのリーク診断装置において、
    エバポパージシステムを閉塞してからパージバルブの漏れの有無を判定するまでの時間である診断継続時間を現在の運転状態に応じて可変に制御する診断継続時間可変手段と、
    予め設定した複数の診断領域条件に基づいて前記診断領域であるか否かを判定する診断領域判定手段を更に有し、
    この診断領域判定手段は、燃料を除いた前記燃料タンク内の空間容積又は前記燃料タンク内の燃料量に基づいて前記診断領域条件に優先順位付けを行い、前記診断領域であるか否かの判定を優先順位の高い診断領域条件から順に行うことを特徴とするエバポパージシステムのリーク診断装置。
  6. 燃料タンクと、
    燃料タンク内の燃料蒸発ガスを内燃機関の吸気通路にパージするパージ通路と、
    このパージ通路に介装したパージバルブと、
    を有するエバポパージシステムについて、
    前記パージバルブを閉じることにより前記燃料タンクを含むエバポパージシステムを閉塞し、この状態でのエバポパージシステム内の圧力変化に基づいて、前記パージバルブから漏れが生じているか否かの判定であるリーク診断を行うエバポパージシステムのリーク診断装置において、
    エバポパージシステムを閉塞してからパージバルブの漏れの有無を判定するまでの時間である診断継続時間を現在の運転状態に応じて可変に制御する診断継続時間可変手段を備え、
    前記診断継続時間可変手段は、前記リーク診断を実行可能な運転状態である診断領域の広さに応じて前記診断継続時間を変化させることを特徴とするエバポパージシステムのリーク診断装置。
  7. 前記診断継続時間可変手段は、前記診断継続時間を前記診断領域が狭いほど短く、広いほど長くすることを特徴とする請求項6に記載のエバポパージシステムのリーク診断装置。
  8. 燃料タンクと、
    燃料タンク内の燃料蒸発ガスを内燃機関の吸気通路にパージするパージ通路と、
    このパージ通路に介装したパージバルブと、
    を有するエバポパージシステムについて、
    前記パージバルブを閉じることにより前記燃料タンクを含むエバポパージシステムを閉塞し、この状態でのエバポパージシステム内の圧力変化に基づいて、前記パージバルブから漏れが生じているか否かの判定であるリーク診断を行うエバポパージシステムのリーク診断装置において、
    エバポパージシステムを閉塞してからパージバルブの漏れの有無を判定するまでの時間である診断継続時間を現在の運転状態に応じて可変に制御する診断継続時間可変手段と、
    予め設定した複数の診断領域条件に基づいて、前記リーク診断を実行可能な運転状態である診断領域の広さを検知する診断領域検知手段を更に有し、
    前記診断継続時間可変手段は、燃料を除いた前記燃料タンク内の空間容積又は前記燃料タンク内の燃料量の何れか一方と前記診断領域の広さとに応じて前記診断継続時間を変化させることを特徴とするエバポパージシステムのリーク診断装置。
  9. 前記診断継続時間可変手段は、前記診断継続時間を、前記空間容積が小さいほど短く、大きいほど長く、かつ前記診断領域が狭いほど短く、広いほど長くすることを特徴とする請求項8に記載のエバポパージシステムのリーク診断装置。
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