JP5473877B2

JP5473877B2 - 蒸発燃料処理装置の故障検知装置

Info

Publication number: JP5473877B2
Application number: JP2010261781A
Authority: JP
Inventors: 歩堀場; 昌一北本; 真人四竈
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-11-24
Filing date: 2010-11-24
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2030-11-24
Also published as: JP2012112305A

Description

本発明は、蒸発燃料処理装置の故障検知装置に関し、特に、密閉構造の燃料タンクのリーク箇所を容易に検知するための蒸発燃料処理装置の故障検知装置に関するものである。

走行状況に応じてエンジン（内燃機関）とモータ（電動機）との少なくとも一方を動力源として走行するハイブリッド車が公知であり、さらに、そのモータの電源となるバッテリの充電を駐車状態でも可能とするプラグインハイブリッド車が知られている。そのようなプラグインハイブリッド車では、バッテリの充電量が十分な場合にはモータだけで走行可能であることから、近距離を走行して充電することを繰り返す場合には燃料を使用しない状態が続く。

プラグインハイブリッド車における内燃機関の燃料として揮発性液体燃料（例えばガソリン）を使用する場合には公知の燃料タンクを用いることができるが、燃料が使用されないまま長期に放置された場合には燃料タンク内に溜まる蒸発燃料が増大することになる。蒸発燃料が溜まり過ぎて燃料タンク内が高圧になった場合には、常時閉弁しているが高圧で開弁する調圧弁を介して蒸発燃料をキャニスタに吸着させることができる。

また、蒸発燃料をキャニスタに吸着させたり吸気管に導入する蒸発燃料処理系路（エバポ系路）におけるリーク状態が放置されるのを防止するためにリーク検知装置を設けたものがある。例えば、蒸発燃料処理系路の内圧と外圧との間に差圧を生じさせた後にその系路を密閉して測定した内圧の挙動と、蒸発燃料の発生に基づく蒸発燃料処理系路の内圧変化量とに基づいてリークの有無を検知することができる。

しかしながら、上記リーク検知装置ではリークが検知されたとしても蒸発燃料処理系路のどこにリークがあるか分からない。例えば、燃料タンクとキャニスタとの間に設けられた給油弁（強制開閉弁）を隔てて、燃料タンクとキャニスタ系路群とのそれぞれの漏れ異常の診断を独立して行うようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。

特開２００２−４９５８号公報

上記特許文献１によれば燃料タンクの漏れとキャニスタ系路群の漏れとをそれぞれ独立して診断可能であるが、その診断においては、吸気負圧を利用して、それぞれの系での大気圧への近付き方が急速な場合には漏れがあったと判断している。

しかしながら、吸気負圧を利用していることから、エンジンを運転しない状態が長期に亘って続くプラグインハイブリッド車には用いることはできない。また、燃料タンク内を負圧にして、蒸発燃料を発生させて大気圧に至る状態で判断していることから、不必要に燃料タンク内に蒸発燃料を発生させることから、キャニスタによる吸着処理能力を高めるために、キャニスタが大型化するという問題がある。

このような課題を解決して、プラグインハイブリッド車にも適用可能でありかつ異常箇所を容易に検出可能な蒸発燃料処理装置の故障検知装置を実現するために、本発明に於いては、燃料を貯留する燃料タンク（２）と、前記燃料タンク内に発生する蒸発燃料を吸着させるためのキャニスタ（６ａ）と、前記燃料タンクと前記キャニスタとを連通するベーパ通路（５）を選択的に開閉する制御弁（７）と、前記キャニスタと吸気管（１３）とを連通するパージ通路（１１）を選択的に開閉するパージバルブ（１２）と、前記キャニスタの前記ベーパ通路側とは反対側を選択的に大気開放する大気開放弁（１０ａ）と、前記燃料タンクのタンク内圧を検出するタンク内圧センサ（１４）と、前記キャニスタのキャニスタ内圧を検出するキャニスタ内圧センサ（１５）と、少なくとも前記制御弁と前記パージバルブと前記大気開放弁との各開閉を制御する制御手段（１９）とを有する蒸発燃料処理装置の故障検知装置であって、前記制御手段は、エンジンの停止状態で、前記タンク内圧がゲージ圧として大気圧に対して所定値以上の診断可能圧力よりも大きい正圧または負圧である場合に前記パージバルブと前記大気開放弁とを閉じた状態で前記制御弁を開き、それにより前記キャニスタに前記燃料タンク内の圧力が導入された後に、前記キャニスタ内圧の変化によりリークの有無を診断するものとした。

これによれば、燃料タンク内の圧力が大気圧に対して相対的に高い圧力（正圧や負圧）である場合にその圧力をもってリーク診断用の圧力として用いることから、燃料タンクからキャニスタに至る系路にリークが有るか無いかを大きな圧力差で判定することができる。このように燃料タンク内の高圧分を用いることから、別途高圧発生装置を設ける必要もなく、またプラグインハイブリッド車に適用した場合に、長期間燃料を使用しないで燃料タンク内の蒸発燃料が増大しても、リーク診断のサイクルで燃料タンク内の蒸発燃料をキャニスタに吸着させることができ、燃料タンクに蒸発燃料が溜まり続けてしまうことを好適に抑制し得る。

特に、前記制御手段は、前記制御弁を開く場合には前記タンク内圧がゲージ圧として大気圧よりも大きい正圧または負圧である場合に行うと良く、これによれば、確実に大気圧に対して相対的に高いタンク内圧をキャニスタに導入することができ、リークがある場合には大気圧まで低下するためリーク診断が容易となる。

また、前記制御手段は、前記キャニスタに前記燃料タンク内の圧力が導入された場合に、前記キャニスタ圧力がリーク検出可能な所定圧力（Ｐｄ）になったら前記制御弁を閉じると良く、これによれば、キャニスタ内圧をリーク診断可能な圧力まで高めたことが確認されてから制御弁を閉じることから、キャニスタ側のリーク診断を確実に行うことができると共に、制御弁を閉じることによりタンク側とキャニスタ側とに分離でき、それぞれ独立してリーク診断を行うことができる。

また、前記制御手段は、前記制御弁を閉じた後に、前記タンク内圧と前記キャニスタ内圧とがそれぞれ安定したと判定した時点から前記燃料タンク及び前記キャニスタの前記リークの有無を診断すると良く、これによれば、より一層確実なリーク診断を行うことができる。また、前記制御手段は、前記制御弁を開いている状態で前記タンク内圧と前記キャニスタ内圧とが略同じになったと判定した時点から前記リークの有無を診断すると良く、これによれば、燃料タンクからキャニスタに至る系路全体が診断可能な圧力に達した状態になってからリーク診断を行うことになり、より一層確実なリーク診断を行うことができる。

また、前記制御手段は、前記制御弁を開いている状態で前記タンク内圧と前記キャニスタ内圧とが所定時間経過後に所定範囲を越えて互いに異なる値となった場合には、前記タンク内圧センサと前記キャニスタ内圧センサとのいずれかが故障であると判定すると良く、これによれば、制御弁が開いている所定時間を例えばリーク診断可能なタンク内圧の圧力がキャニスタにも確実に導入され得る時間として設定しておくことにより、正常であれば両センサの検出値が略一致するのに対して、センサの個体差による誤差範囲（所定範囲）を越えて異なる値となった場合にはいずれかのセンサが故障としていると推定でき、リーク診断前にセンサの故障を検出でき、故障検出しない場合のリーク診断の誤判定を防止できる。

このように本発明によれば、燃料タンク内の大気圧に対して大きな差圧分を用いてリーク診断を行うことから、別途高圧発生装置を設けることなく、蒸発燃料処理装置の故障検知を行うことができ、またプラグインハイブリッド車に適用した場合に、長期間燃料を使用しないで燃料タンク内の蒸発燃料が増大しても、リーク診断のサイクルで燃料タンク内の蒸発燃料をキャニスタに吸着させることができ、燃料タンクに蒸発燃料が溜まり続けてしまうことを好適に抑制し得る。

本発明が適用された燃料タンクの蒸発燃料処理装置の構成を示す図である。本発明に基づく制御フロー図である。図２の制御によるリーク診断容量を示すタイムチャートである。本発明に基づく第２の制御フロー図である。図４の制御によるリーク診断容量を示すタイムチャートである。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明が適用された燃料タンクの蒸発燃料処理装置の構成を示す図である。なお、内燃機関としてガソリンを燃料とするエンジンを自動車に用いた例について説明するが、燃料としては、ガソリンに限られるものではなく、燃料タンク内で蒸発燃料が発生し得るものが対象となり、また自動車に限定されるものではない。

図１に示されるようにエンジン１に供給する燃料を貯留しておく燃料タンク２が設けられており、その燃料タンク２には燃料を給油するための給油管３が接続されている。給油管３の給油口３ａにはフィラーキャップ４が例えばねじ構造により着脱自在に取り付けられており、フィラーキャップ４の取り付け状態では給油口３ａは外部に対して完全に閉じられている。

燃料タンク２にはベーパ通路としての第１通路５を介してキャニスタ装置６が接続されている。第１通路５には、その中間部に例えばソレノイド弁からなる制御弁７が設けられていると共に、制御弁７をバイパスするバイパス通路８が接続され、そのバイパス通路８の中間部にはタンク保護用に２方向リリーフ弁９が設けられている。２方向リリーフ弁９は、燃料タンク２のタンク内圧がキャニスタ装置６側に比して所定圧以上の高圧になった場合に開弁する正方向リリーフ弁と、その逆の場合で所定圧以上になった場合に開弁する逆方向リリーフ弁とからなる。

キャニスタ装置６には、蒸発燃料を吸着する活性炭が充填されたキャニスタ６ａが内蔵されており、キャニスタ装置６のキャニスタ６ａを挟んで第１通路５とは反対側には、負圧発生装置１０が接続されている。また、通常時に大気と連通させるための大気開放弁１０ａが設けられている。

キャニスタ装置６は、パージ通路としての第２通路１１を介してエンジン１の吸気管１３に接続されており、第２通路１１の中間部には例えばソレノイド弁からなるパージバルブ１２が設けられている。エンジン１の運転時には、大気開放弁１０ａを大気連通状態にすると共にパージバルブ１２を開弁制御することにより、キャニスタ６ａに吸着されている蒸発燃料が吸気管１３に入り、蒸発燃料のパージが行われる。

また、第１通路５における制御弁７の上流側（燃料タンク２側）には燃料タンク２のタンク内圧（絶対圧）を検出するためのタンク内圧センサとしての第１圧力センサ１４が設けられ、キャニスタ装置６の第１通路５に連通する部分には第１通路５における制御弁７及び２方向リリーフ弁９の下流側の圧力（キャニスタ内圧）を検出するためのキャニスタ内圧センサとしての第２圧力センサ１５が設けられている。

また、吸気管３の吸気口３ａの外側には、フィラーキャップ４を外部からアクセス（着脱のために回す）できないように、フィラーキャップ４を覆う大きさのフィラーリッド１６が設けられている。フィラーリッド１６は、本実施形態の自動車の場合にはボディのアウタパネルと同一面をなすように形成されており、また開方向のばね付勢力に抗して、ソレノイド１７のプランジャをロックピンとして閉状態にロックされるようになっている。また、フィラーリッド１６の開状態を検出するリッド開センサ１８が設けられている。このようにしてフィラーリッドロック解除手段が構成されている。

そして、本蒸発燃料処理装置の制御を行う制御手段としての制御ユニット１９が設けられている。制御ユニット１９には、第１圧力センサ１４と第２圧力センサ１５とリッド開センサ１８との各検出値信号、及び例えば運転席近傍に配設されたリッド開スイッチ２１からの操作信号の入力を処理し、制御弁７と負圧発生装置１０とソレノイド１７とに対する各制御を行うためのインターフェースやＣＰＵ及び必要な回路が設けられている。

次に、制御ユニット１９による本発明に基づくリーク診断を図２のフロー図を参照して説明する。この制御は、制御ユニット１９内でＣＰＵを用いたプログラムによる制御であって良い。また、エンジン１の運転中に限られず、停止後の所定時間（給油の場合を判定するために必要な時間）が対象となる。なお、図２ではタンク側及びキャニスタ側のリーク診断を行う。ここで、キャニスタ側とタンク側とは、燃料タンク２内から大気開放弁１０ａに至る系路の制御弁７から見てキャニスタ６ａ側か燃料タンク２側かとするものである。

先ず、ステップＳＴ１ではゲージ圧として検出されるタンク内圧Ｐが制御弁７よりキャニスタ６ａ側となる系路（キャニスタ側）のリーク診断可能な圧力（診断可能圧力Ｐｄ）より大きいか否かを判別し、タンク内圧Ｐの絶対値（｜Ｐ｜）が診断可能圧力Ｐｄより小さい場合（｜Ｐ｜≦Ｐｄ）にはステップＳＴ１を繰り返し、タンク内圧Ｐの絶対値（｜Ｐ｜）が診断可能圧力Ｐｄより大きい場合（｜Ｐ｜＞Ｐｄ）にはステップＳＴ２に進む。

ステップＳＴ２では、図３に併せて示されるように、大気開放弁１０ａ及びパージバルブ１２を閉じ、それらが全閉になるのに十分な時間経過後に速やかに制御弁７を所定時間ｔ１だけ開いてから閉じる。これにより所定時間ｔ１の間に、燃料タンク２内の正負いずれかに高められている圧力がキャニスタ６ａに導入され、タンク内圧Ｐが所定時間ｔ１開始前の圧力から大気圧（＝０気圧）に近付くように低下し、それに対してキャニスタ内圧Ｐｃは大気圧から増大する。なお、図３の圧力波形は正圧の場合を示しており、以下、図３の波形を用いた説明では正圧の場合とする。

次のステップＳＴ３では、ゲージ圧として検出されるキャニスタ内圧Ｐｃの絶対値（｜Ｐｃ｜）がリーク診断可能圧力Ｐｄより高いか否かを判別し、低い場合（｜Ｐｃ｜≦Ｐｄ）にはタンク内圧Ｐの導入によりキャニスタ内圧Ｐｃが大気圧に対して正負いずれかに高まるまでステップＳＴ３を繰り返し、キャニスタ内圧Ｐｃの絶対値（｜Ｐ｜）が診断可能圧力Ｐｄより大きい場合（｜Ｐｃ｜＞Ｐｄ）にはステップＳＴ４に進む。ステップＳＴ４では制御弁７を閉じて、ステップＳＴ５に進む。

ステップＳＴ５ではタンク内圧Ｐの変化とキャニスタ内圧Ｐｃの変化とを監視し、キャニスタ内圧Ｐｃが圧力Ｐｄから所定時間ｔ１経過後に所定範囲ΔＰｃより低下していない場合にはステップＳＴ６に進み、ステップＳＴ６では図示されないリーク診断表示部にキャニスタ側のリーク無しの表示を行う。同様に、タンク内圧Ｐ（＝Ｐｄ）に対しても所定範囲ΔＰより低下していない場合にはステップＳＴ６に進み、タンク側のリーク無しの表示を行って、本ルーチンを終了する。

ステップＳＴ５で、キャニスタ内圧ＰｃがＰｄから所定時間ｔ１経過後に所定範囲ΔＰｃより低下した場合（図３の二点鎖線）にはステップＳＴ７に進み、ステップＳＴ７ではキャニスタ側のリーク有りの表示を行う。同様にタンク内圧Ｐに対しても圧力Ｐｄから所定範囲ΔＰより低下した場合（図３の二点鎖線）にはステップＳＴ７に進み、タンク側のリーク有りの表示を行う。

これにより、燃料タンク２内の高圧を利用してリーク診断を行うことができ、リークが有る場合には大きな圧力変化により診断が容易となる。また、制御弁７を閉じてリーク診断を行うことから、キャニスタ６ａ側と燃料タンク２側とをそれぞれ独立してリーク診断を行うことができ、リーク有りの場合の問題箇所を抽出し易い。なお、ステップＳＴ１で燃料タンク２の内圧にリーク診断を行える程度の圧力が発生していれば燃料タンク２にはリークが無いと判定できるので、制御弁７を開いてリーク診断を行う場合に再度タンク内圧Ｐを検出することなく、キャニスタ内圧Ｐｃのみを検出してリーク診断を行うようにしても良い。

次に図４のフロー図により装置全体の診断を行う場合の制御を説明する。なお、参照する図５の圧力波形は正圧の場合を示しており、以下、図５の波形を用いた説明では正圧の場合とする。先ずステップＳＴ１１では上記ステップＳＴ１と同様にタンク内圧Ｐの絶対値（｜Ｐ｜）が診断可能圧力Ｐｄより大きいか否かを判別し、タンク内圧Ｐが診断可能圧力Ｐｄより小さい場合（｜Ｐ｜≦Ｐｄ）にはステップＳＴ１１を繰り返し、タンク内圧の絶対値（｜Ｐ｜）が診断可能圧力Ｐｄより大きい場合（｜Ｐ｜＞Ｐｄ）にはステップＳＴ１２に進む。ステップＳＴ１２では、大気開放弁１０ａ及びパージバルブ１２を閉じ、それらが全閉になったとみなせる任意の時間経過後に制御弁７を開き続ける。

次のステップＳＴ１３では所定時間（例えば図５のｔ２）経過したか否かを判別し、経過していない場合にはステップＳＴ１４に進む。ステップＳＴ１４では、タンク内圧Ｐとキャニスタ内圧Ｐｃとが略一致しているか否かを判別し、略一致していると判定できない場合にはステップＳＴ１３に戻る。この場合の圧力（図３のＰ１）は、上記診断可能圧力Ｐｄである必要はなく、例えば大気圧に近い低圧状態であっても良い。

そして、ステップＳＴ１３で所定時間ｔ２が経過したと判定された場合、この場合にはステップＳＴ１４でタンク内圧Ｐとキャニスタ内圧Ｐｃとが略一致状態になったと判定されないままタイムアップしたことになり、タンク内圧Ｐを検出する第１圧力センサ１４か、キャニスタ内圧Ｐｃを検出する第２圧力センサ１５の少なくとも一方が故障していると判定できる。そしてステップＳＴ１５に進み、そこでセンサ異常の警報を行って、本ルーチンを終了する。例えば、第１圧力センサ１４が故障していてその出力変化が図５の一点鎖線で示されるようになると、第２圧力センサ１５が正常の場合には所定時間ｔ２経過時に不一致となり、上記故障判定となる。

ステップＳＴ１４でタンク内圧Ｐとキャニスタ内圧Ｐｃとが略一致していると判定された場合にはステップＳＴ１６に進み、そこでは上記ステップＳＴ５と同様に、タンク内圧Ｐの変化とキャニスタ内圧Ｐｃの変化とを監視し、キャニスタ内圧Ｐｃ（＝Ｐ１）が例えば内圧センサ１４・１５のＯＫ判定から所定時間ｔ３経過後に所定範囲ΔＰｃより低下した（図５の二点鎖線）か否かを判別する。

ステップＳＴ１６でキャニスタ内圧Ｐｃが圧力Ｐ１から所定時間ｔ３経過後に所定範囲ΔＰｃより低下していない場合にはステップＳＴ１７に進み、ステップＳＴ１７では図示されないリーク診断表示部にキャニスタ側のリーク無しの表示を行う。同様に、タンク内圧Ｐ（＝Ｐ１）に対しても所定範囲ΔＰより低下していない場合にはステップＳＴ１７に進み、タンク側のリーク無しの表示を行って、本ルーチンを終了する。

ステップＳＴ１６で、キャニスタ内圧Ｐｃ（＝Ｐ１）が図５の二点鎖線で示されるように所定範囲ΔＰｃより低下したと判定された場合にはステップＳＴ１８に進み、ステップＳＴ１８ではキャニスタ側のリーク有りの表示を行う。同様にタンク内圧Ｐに対しても所定範囲ΔＰより低下した場合（図５の二点鎖線）にはステップＳＴ１８に進み、タンク側のリーク有りの表示を行う。なお、大きなリークが生じている場合にはキャニスタ内圧Ｐｃが図５の点線により示されるように大気圧となり、この場合も所定範囲ΔＰｃより低下しており、リーク有りとなる。

これにより、上記と同様に、燃料タンク２内の高圧を利用したリーク診断を行い、大きな圧力変化によるリーク診断ができるばかりでなく、各圧力センサ１４・１５の所定時間での変化を検出してセンサの異常の有無を診断でき、リークの有無と合わせたシステム全体を診断することができる。なお、このシステム全体の診断においても、ステップＳＴ１１で燃料タンク２の内圧にリーク診断を行える程度の圧力が発生していれば燃料タンク２にはリークが無いと判定できるので、制御弁７を開いてリーク診断を行う場合に再度タンク内圧Ｐを検出することなく、キャニスタ内圧Ｐｃのみを検出してリーク診断を行うようにしても良い。

２燃料タンク
５第１通路（ベーパ通路）
６ａキャニスタ
７制御弁
１０ａ大気開放弁
１２パージバルブ
１１パージ通路
１３吸気管
１４第１圧力センサ（タンク内圧センサ）
１５第２圧力センサ（キャニスタ内圧センサ）
１９制御手段

Claims

燃料を貯留する燃料タンクと、前記燃料タンク内に発生する蒸発燃料を吸着させるためのキャニスタと、前記燃料タンクと前記キャニスタとを連通するベーパ通路を選択的に開閉する制御弁と、前記キャニスタと吸気管とを連通するパージ通路を選択的に開閉するパージバルブと、前記キャニスタの前記ベーパ通路側とは反対側を選択的に大気開放する大気開放弁と、前記燃料タンクのタンク内圧を検出するタンク内圧センサと、前記キャニスタのキャニスタ内圧を検出するキャニスタ内圧センサと、少なくとも前記制御弁と前記パージバルブと前記大気開放弁との各開閉を制御する制御手段とを有する蒸発燃料処理装置の故障検知装置であって、
前記制御手段は、エンジンの停止状態で、前記タンク内圧がゲージ圧として大気圧に対して所定値以上の診断可能圧力よりも大きい正圧または負圧である場合に前記パージバルブと前記大気開放弁とを閉じた状態で前記制御弁を開き、それにより前記キャニスタに前記燃料タンク内の圧力が導入された後に、前記キャニスタ内圧の変化によりリークの有無を診断することを特徴とする蒸発燃料処理装置の故障検知装置。
前記制御手段は、前記キャニスタに前記燃料タンク内の圧力が導入された場合に、前記キャニスタ圧力がリーク検出可能な所定圧力になったら前記制御弁を閉じることを特徴とする請求項１に記載の蒸発燃料処理装置の故障検知装置。
前記制御手段は、前記制御弁を閉じた後に、前記タンク内圧と前記キャニスタ内圧とがそれぞれ安定したと判定した時点から前記燃料タンク及び前記キャニスタの前記リークの有無を診断することを特徴とする請求項２に記載の蒸発燃料処理装置の故障検知装置。
前記制御手段は、前記制御弁を開いている状態で前記タンク内圧と前記キャニスタ内圧とが略同じになったと判定した時点から前記リークの有無を診断することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蒸発燃料処理装置の故障検知装置。
前記制御手段は、前記制御弁を開いている状態で前記タンク内圧と前記キャニスタ内圧とが所定時間経過後に所定範囲を越えて互いに異なる値となった場合には、前記タンク内圧センサと前記キャニスタ内圧センサとのいずれかが故障であると判定することを特徴とする請求項４に記載の蒸発燃料処理装置の故障検知装置。