JP6308265B2 - 蒸発燃料処理システムの異常診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料タンク内の蒸発燃料をキャニスタに吸着させ、このキャニスタに吸着した蒸発燃料をパージ通路を介してエンジン側の吸気通路へパージ（放出）する蒸発燃料処理システムにおけるリークの発生やデバイスの故障等の異常診断装置に関する。

従来からエンジンの蒸発燃料処理システムでは、燃料タンク内の蒸発燃料をキャニスタに一時的に吸着させ、このキャニスタに吸着した蒸発燃料を該キャニスタに備えた大気導入通路から導入した空気によりキャニスタから離脱させてパージ弁で流量制御しながらエンジンの吸気通路へパージすることにより、蒸発燃料が大気中へ放出されるのを防止するようにしている。

蒸発燃料処理システムの通路に穴が開いたり各種弁体等のデバイス等の故障により万一システム内にリーク（漏れ）が発生すると、蒸発燃料が大気中へ放出され、蒸発燃料処理システムの本来の機能を奏することができないため、好ましくない。

そこで、従来から蒸発燃料が大気中へ放出されることを防ぐために蒸発燃料処理システムの異常診断装置が開発されており、その診断精度の向上が求められている。

特許文献１の内燃エンジンの蒸発燃料処理装置は異常診断精度の向上を目的としたものであって、加圧装置の駆動により蒸発燃料排出抑止系が正圧状態に設定されると加圧装置をオフの状態とし、その後の所定時間における蒸発燃料排出抑止系の圧力変動量が蒸発燃料量に基づいて求められた基準値よりも大きいとき、蒸発燃料排出抑止系からリークが発生していると判定するものである。

しかし、特許文献１においては、主に、異常診断を行う際に、蒸発燃料排出抑止系が正圧状態になるように設定した後、加圧装置を基本的にオフにした状態で行われるものであるため、異常診断時には蒸発燃料排出抑止系の配管内等の温度や蒸発燃料の密度等の外乱の影響を受け易くなることが懸念される。

具体的には、蒸発燃料排出抑止系の配管等に万一穴が存在しても、その穴が例えば、φ０．５ｍｍ程度の小さい場合には、そのような小さな穴からの蒸発燃料の単位時間当たりのリーク量が僅かであるため、加圧装置がオフの状態ではリークによる圧力低下勾配の特性があらわれ難く、高精度なリーク診断に支障をきたすばかりかリーク診断に時間がかかるおそれがあった。

なお、特許文献１には、加圧装置をオン状態とし、その加圧に要する時間が大きいときや、タンク内圧が設定加圧値まで加圧できないときには、リークが発生していると判断する等、上述した加圧装置がオフ状態の下で行うリーク診断に付随して、加圧装置がオン状態の下で行うリーク診断についても補助的に言及されているが、蒸発燃料排出抑止系配管の穴の発生の有無以外にも穴の大きさ等のリークの程度、或いは弁体や加圧装置等の各種デバイスの故障診断を行うことまで言及されておらず、高精度な診断を達成するには改善の余地があった。

特開平６−３４６８０１号公報

そこでこの発明は、異常診断の精度を高めることができるとともに、素早く異常診断することができる蒸発燃料処理システムの異常診断装置の提供を目的とする。

この発明の蒸発燃料処理システムの異常診断装置は、蒸発燃料を吸着するキャニスタと、該キャニスタとエンジン側の吸気通路を連通するパージ通路に配設されるパージ弁との間に配設される加圧手段と、前記キャニスタの大気導入通路に配設される遮断弁と、前記加圧手段と前記パージ弁の間の圧力を検出する圧力検出手段と、前記パージ弁を閉じ且つ前記遮断弁を開いた状態で前記加圧手段を駆動して該パージ弁と該遮断弁との間を正圧状態とし、さらに前記遮断弁を閉じた状態で前記加圧手段の駆動を維持する制御手段と、前記加圧手段の駆動継続状態の下で前記圧力検出手段による検出圧力に基づいて前記パージ弁と前記キャニスタとの間の異常を判定する判定手段と、を備えたものである。

上記構成によれば、前記パージ弁と前記キャニスタとの間の異常を、前記加圧手段の駆動継続状態の下で判定することにより、前記パージ弁と前記キャニスタとの間の温度や密度といった外乱の影響を受け難く、正確かつ素早く異常診断をすることができる。

ここで前記パージ弁と前記キャニスタとの間の異常とは、この間の通路（配管）の穴の発生の有無に限らず、穴の大きさ（穴径）、すなわちリーク程度、および弁体や加圧手段等の各種デバイスの故障を含む。

この発明の態様として、前記加圧手段の駆動継続状態の下で前記遮断弁を閉じる前に前記検出圧力が設定圧力まで上昇したとき、前記判定手段は、前記パージ弁が正常に閉じたとする正常閉弁判定を行うものである。

上記構成によれば、パージ弁の診断を前記加圧手段の駆動継続状態の下で行うことでその診断を正確かつ素早く行うことができる。

またこの発明の態様として、前記判定手段は、前記パージ弁の前記正常閉弁判定後に、前記加圧手段の駆動継続状態の下で前記検出圧力の低下勾配に基づいて前記加圧手段と前記パージ弁との間のリークの程度を判定するものである。

上記構成によれば、前記加圧手段の駆動継続状態の下で判定を行うことにより、僅かな穴によるリークでも見逃すことなく正確、かつ素早く異常判定することができる。

またこの発明の態様として、前記加圧手段の駆動継続状態で前記遮断弁を閉じる前に前記検出圧力が設定圧力まで上昇しないとき、前記判定手段は、前記加圧手段の状態に基づいて前記加圧手段の異常を判定するものである。

上記構成によれば、前記加圧手段の駆動継続状態で前記遮断弁を閉じる前に前記検出圧力が設定圧力まで上昇しない場合にはその異常の要因が幾つか想定されるが、前記判定手段は、前記加圧手段の状態に基づいて診断することで、その異常が前記加圧手段自体に起因するものであるか否かを正確に判定（特定）することができる。

ここで前記加圧手段の状態とは、該加圧手段の実施の駆動状態であり、例えば、加圧手段の実回転数或いは消費電流等、加圧手段への指令値（入力値）に対しての加圧手段の実際の仕事量を示す出力値を示す。

またこの発明の態様として、前記制御手段は、前記加圧手段の正常が判定されたとき、前記加圧手段の駆動継続状態の下で前記遮断弁を閉じるものであり、前記判定手段は、その時の前記検出圧力に基づいて前記パージ弁と前記遮蔽弁のいずれが故障しているかを判定するものである。

上記構成によれば、前記判定手段は、前記加圧手段の駆動継続状態の下で判定することで前記パージ弁と前記遮蔽弁のいずれが故障しているかを正確かつ素早く判定することができる。

またこの発明の態様として、前記制御手段は、パージ実行の際に前記パージ弁が開状態で前記加圧手段を駆動するものであり、前記判定手段による異常判定時の方がパージ実行時よりも前記加圧手段の吐出圧を高めるものである。

上記構成によれば、パージ実行時においては、該パージ実行に適した前記加圧手段の吐出圧とすることができつつ、前記判定手段による異常判定時（すなわち異常診断時）においては、その判定精度を高めつつ素早く異常判定することができる。

またこの発明の態様として、エンジンの始動を検出するエンジン始動検出部を設け、前記エンジン始動検出部によるエンジンの始動検出時に、前記パージ弁を閉じた状態で前記判定手段および前記制御手段を実行するものである。

上記構成によれば、エンジンの始動検出時に、前記パージ弁を閉じた状態で前記判定手段および前記制御手段を実行することにより、エンジンの運転準備が行われるパージ実行条件が整う前のタイミングを利用して蒸発燃料処理システムの異常診断を済ませておくことができ、その後、エンジンの運転準備が完了してパージ実行可能になると、パージ弁を開状態としてエンジンの運転に直ぐに移行することができる。

この発明によれば、異常診断の精度を高めることができるとともに、素早く異常診断することができる蒸発燃料処理システムの異常診断装置を提供することができる。

エンジン、および本実施形態の異常診断装置を備えた蒸発燃料処理システムの概略図 蒸発燃料処理システムの異常診断ルーチンを示すフローチャート 本実施形態の異常診断装置の作動状態の推移を示すタイムチャート 本実施形態の異常診断装置の他の作動状態の推移を示すタイムチャート

この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。
図１はエンジン２１および蒸発燃料処理システム１０の概略を示している。
図１に示すように、車両に搭載され、車両の駆動源として利用されるエンジン２１（内燃機関）には、気筒２２を有し、該気筒２２内には、吸気通路２３を介して空気が吸入される。吸気通路２３の途中には不図示のアクセルペダルと連動するスロットル弁２４が配置されている。気筒２２を構成するシリンダブロック２８における吸気通路２３と気筒２２内とを連通する吸気口２３ａの直下には、気筒２２ごとに電磁式の燃料噴射弁２５が気筒２２内に臨むように設けられている。この燃料噴射弁２５は燃料供給管２６を介して燃料タンク７に接続されており、燃料供給管２６の末端部には燃料タンク７内に設けられた燃料ポンプ２７に接続され、該燃料ポンプ２７から圧送され、所定の圧力に制御される燃料を気筒２２内に噴射供給する。燃料噴射弁２５は後述するＥＣＵ５に電気的に接続され、該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射の開弁時期が制御される。

また、その他図示省略するがエンジン２１には、該エンジン２１の回転数を検出する回転数センサ、シリンダブロック２８の周壁に設けた不図示のウォータジャケットに収容された冷却水の水温を検出する水温センサ、排気中の酸素濃度に基づいて空燃比を検出する空燃比センサ等が設けられている。

さらに車両には、エンジン２１の蒸発燃料を処理する蒸発燃料処理システム１０が搭載され、該蒸発燃料処理システム１０には、燃料タンク７、キャニスタ８、パージポンプ９、各種バルブおよび各種センサ等を備えている。さらに蒸発燃料処理システム１０には、通路（配管）にリークを有する等の異常を診断する異常診断装置１（異常検出装置１）が組み込まれており、異常診断機能を有している。

燃料タンク７は、燃料タンク７内の圧力を検出するタンク内圧力センサ１１が設けられている。このタンク内圧力センサ１１の検出信号はＥＣＵ５へ出力される。なお、図１中の符号７ａは燃料タンク７の側壁から斜め上に延び、先端の開口を閉塞するフィラキャップ７ｂを備えた給油管である。燃料タンク７は蒸発燃料導入通路１２を介してキャニスタ８に接続されている。

蒸発燃料導入通路１２の途中には、フューエルベントバルブ１６（以下「ＦＶＶ１６」）という。）が設けられている。ＦＶＶ１６は、閉状態で燃料タンク７内の蒸発燃料が蒸発燃料導入通路１２を介してキャニスタ８へ流れるのを遮断し、パージ実行中には通常、開状態に保持される一方でパージ実行前の異常診断中には通常、閉状態に保持される電磁弁であり、ＥＣＵ５によって制御される。

キャニスタ８には、燃料タンク７内で発生した蒸発燃料を吸着捕集（トラップ）させる活性炭などの吸着材が内蔵され、先端に大気開放口１３ａを有して外部と連通する大気導入通路１３が設けられている。キャニスタ８は、該キャニスタ８内に大気導入通路１３を介して導入された空気と、キャニスタ８に吸着された蒸発燃料とを混合してパージ混合気とし、該パージ混合気は後述するパージ通路１４へ供給される。

大気導入通路１３の途中には、キャニスタベントバルブ３（以下「ＣＶＶ３」）という。）が設けられている。ＣＶＶ３は、閉状態で空気が大気導入通路１３を介してエンジン２１側の吸気通路２３へ流れるのを遮断し、ＦＶＶ１６と同様に通常は開状態に保持され、後述する異常診断時の途中から閉弁される電磁弁であり、ＥＣＵ５によって制御される。

キャニスタ８は、パージ通路１４を介して吸気通路２３のスロットル弁２４の気筒２２側（下流側）に接続されており、パージ通路１４の途中には、そのキャニスタ８側（上流側）から吸気通路２３側（下流側）の順にパージポンプ９、圧力センサ４、パージ弁６が設けられている。

パージポンプ９（加圧ポンプ）は、パージ通路１４におけるキャニスタ８とパージ弁４との間に配置され、該パージ弁６のキャニスタ８側の空気を吸気してパージ弁６の側へ吐出する電動ポンプであり、ＥＣＵ５によって制御される。さらにパージポンプ９は、パージ実行中においてパージ弁６が開状態に作動することにより、パージ実行時にパージ混合気をパージ通路１４を介して吸気通路２３に供給するパージ用として用いるとともに、後述する異常診断時においてパージ弁６が閉状態に作動することにより、該パージ弁６とパージポンプ９との間を加圧する加圧装置としても兼用する。

また、パージポンプ９には、該パージポンプ９を駆動する不図示の電動モータと、該電動モータの実回転数を検出するホール素子等の回転数センサ１５とが内蔵されており、この回転数センサ１５の検出信号はＥＣＵ５へ出力される。

圧力センサ４は、パージ通路１４におけるパージポンプ９とパージ弁６との間に設けられ、この間の圧力、すなわちパージポンプ９の吐出圧を検出する。圧力センサ４の検出信号はＥＣＵ５へ出力される。

パージ弁６は、閉状態でパージ混合気がパージ通路１４を介して吸気通路２３へ流れるのを遮断し、パージ実行前においては、通常は閉状態に保持されており、パージ実行条件を満たした状態においては、通常は開状態に保持される電磁弁であり、ＥＣＵ５によって制御される。

ＥＣＵ５（Electronic Control Unit）は、双方向性バスによって相互に接続した中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラムメモリ（ＲＯＭ）、データメモリ（ＲＡＭ）、バックアップメモリ（不揮発性ＲＡＭ）等から構成されたコントローラである。

ＥＣＵ５は、各種センサからの信号に基づいて燃料噴射弁２５による燃料噴射量を制御することによる空燃比フィードバック制御手段、本実施例における蒸発燃料処理システム１０の異常診断手段、パージ弁６を制御することにより蒸発燃料を吸気系にパージするパージ実行手段等を備えている。本実施例においては、これら各種手段の夫々に対応する実行プログラムがプログラムメモリに記憶されており、これら各種手段に対応する処理は、各種実行プログラムに基づいてＣＰＵにより実行される。

上記の異常診断手段は、後述する図２に示す蒸発燃料処理システム１０の異常診断ルーチンの各処理に対応し、異常診断時に、上述した各種デバイスの中でもＣＶＶ３およびパージ弁６の開閉やパージポンプ９の駆動等を制御する制御手段（制御プログラム）と、パージ弁６とキャニスタ８との間が正常か否かを判定する判定手段（判定プログラム）を備えている。

判定手段は、圧力センサ４の検出圧力に基づいて、パージ弁６とパージポンプ９との間のパージ通路１４のリークの発生状態（穴の発生の有無、穴の大きさ等）、並びにＣＶＶ３およびパージ弁６の開閉制御（主に閉弁制御）が正常か否かを判定するとともに、パージポンプ９の回転数センサ１５に基づいてパージポンプ９の実回転数が正常か否かを判定する。

さらにＥＣＵ５に備えたプログラムメモリには、上述した実行プログラム以外にもＥＣＵ５の処理に基づいて、圧力センサ４により検出した検出圧力を時間で微分することにより単位時間当たりの圧力変化量、すなわち圧力勾配を演算する演算プログラム等を備えている。この演算処理は演算プログラムに基づいてＣＰＵにより実行される。
またＥＣＵ５に備えたデータメモリには、パージポンプ９に内蔵した電動モータの印加電流と回転数との関係を示す特性データが記憶されている。

さらにＥＣＵ５に備えたデータメモリには、パージポンプ９の基準吐出圧、パージ通路１４からの空気リーク時の基準圧力勾配等の閾値パラメータが記憶されている。

基準圧力勾配は、パージ通路１４におけるリークの発生の有無の判定に用いる第１基準圧力勾配（基準ΔＰ／Δｔ）の閾値パラメータと、リークが発生している場合にそのリークの程度の判定に用いる第２基準圧力勾配（基準ΔＰ’／Δｔ’）の閾値パラメータとの２種類を備え、これら基準圧力勾配は、いずれも低下勾配であり、第２基準圧力勾配は、第１基準圧力勾配よりも急峻に低下する圧力勾配に設定している。

ここで本実施形態では、上記のＥＣＵ５、パージポンプ９、ＣＶＶ３およびパージ弁６等が異常診断装置１を構成している。

また図１に示すように、車両には、運転者が鍵を不図示の鍵シリンダーに差し込んで鍵を回転させるなどの動作を行うことにより、不図示のイグニッションスイッチが「オン」の位置とされたことを検出するエンジン始動検出部３０を備えており、エンジン始動検出部３０の検出信号はＥＣＵ５へ出力される。ＥＣＵ５は、この検出信号に基づいて車両の始動が開始されたと判断する。

上記のＥＣＵ５による蒸発燃料処理システム１０の異常診断ルーチンを図２のフローチャートおよび図３、図４のタイムチャートを参照しながら説明する。

図２は本実施形態の異常診断ルーチンを示すフローチャートであり、図３、図４は、いずれも異常診断装置１に備えた各種デバイスの作動状態、検出信号の推移を示すタイムチャートであって、図３は図２中の主にステップ１〜１２に対応する各処理に対応するタイムチャートであり、図４は図２中の主にステップ１，２，１３〜２０に対応する各処理に対応するタイムチャートである。

また、蒸発燃料処理システム１０の異常診断開始時には、パージポンプ９がオフ状態、パージ弁６が閉状態、ＣＶＶ３が開状態およびＦＶＶ１６が閉状態であるものとする。さらにまた図３、図４中のＰ０は大気圧を示す。

まずステップ１（Ｓ１と略記する場合もあるとする。以下同様）では、イグニッションスイッチがオンにされ、エンジン始動検出部３０によりエンジン２１の始動が検出されると、エンジン２１側では、ＥＣＵ５の制御に基づいて、空燃比が理論空燃比（１４．７）になる、燃料噴射弁２５のアイドリングやエンジン２１の回転数が安定する、およびウォータジャケットの水温が所定温度まで温まる等のパージ実行条件を満足するための処理が行われる。

このエンジン側の処理と並行してＥＣＵ５は、蒸発燃料処理システム１０の異常診断のルーチンを実行する。すなわち、この蒸発燃料処理システム１０の異常診断のルーチンは、エンジン２１側でパージ実行条件を満たしていなくても、イグニッションスイッチがオンにされ、エンジン２１が始動したことをエンジン始動検出部３０により検出した信号に基づいて実行される。

具体的に、ＥＣＵ５は、パージ弁６を閉じかつＣＶＶ３を開いた状態でパージポンプ９を所定回転数で始動させる（Ｓ１）。本実施形態ではパージポンプ９の吐出圧を例えば、５ｋｐａに設定している。ここでＣＶＶ３は、通常開状態であるため、パージポンプ９を駆動することで大気導入通路１３を介して空気が導入され、さらにパージ弁６はパージ実行前においては閉状態であるため、パージポンプ９を駆動することでパージ弁６とＣＶＶ３との間は、大気圧の状態から正圧状態に加圧される。

そして、ステップ２では、ＥＣＵ５は、圧力センサ４の検出圧力に基づいてパージポンプ９の吐出圧（ＰｕｍｐＰ）が基準吐出圧（図３中のＰ１参照）以上か否かを判定する。具体的には、パージ弁６が正常に閉弁されているならば、パージポンプ９の駆動によってパージポンプ９と、該パージポンプ９よりも上流側に位置するパージ弁６との間のパージ通路１４は、加圧されるはずであるため（図３参照）、圧力センサ４により検出された検出圧力（吐出圧（ＰｕｍｐＰ））が基準吐出圧に達した場合には（Ｓ２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５は、この間が適切に昇圧されたとしてパージ弁６が正常に閉じたとする正常閉弁判定をする（Ｓ３）。なお本実施形態では、基準吐出圧を４ｋｐａ〜５ｋｐａに設定している。

一方、図２、図４に示すように、圧力センサ４により検出された吐出圧が基準吐出圧よりも小さい場合には（Ｓ２：Ｎｏ）、ＥＣＵ５は、後述するステップ１３以降の処理を実行する。

続くステップ４以降の処理では、パージポンプ９とパージ弁６との間のパージ通路１４のリークの発生状態の診断を行う。
具体的には、まずステップ４では、ＥＣＵ５はＣＶＶ３を閉弁することで蒸発燃料処理システム１０内を密閉する（図３参照）。これにより、パージポンプ９の駆動は継続しているが、該パージポンプ９の駆動によって該パージポンプ９の上流側（吐出側）を加圧するために必要な空気がパージポンプ９の下流側（吸入側）から導入されない状態となる。

この状態でステップ５では、ＥＣＵ５は、このようなパージポンプ９の駆動継続状態の下で圧力センサ４の検出圧力の低下勾配に基づいてパージポンプ９とパージ弁６との間のリークの程度を判定する。具体的には、ＥＣＵ５は、圧力センサ４により検出した検出圧力に基づいて検出圧力勾配を算出し、ステップ１において吐出圧が少なくとも基準吐出圧になるまで昇圧した時の回転数と同じ回転数を維持した状態の下で、この検出圧力勾配と第１基準圧力勾配データとの互いの絶対値（大きさ）を比較する。その結果、検出圧力勾配が、例えば０である（すなわちフラットな勾配となり５ｋｐａを維持する）等して、第１基準圧力勾配（基準ΔＰ／Δｔ）よりも大きさが小さい場合（Ｓ５：Ｙｅｓ）、穴が無い等リークが存在せず加圧状態を維持できていると判断されるため（図３参照）、ＥＣＵ５はパージ弁６とパージポンプ９との間のパージ通路１４には穴が無いと判定する（Ｓ６）。

一方、第１基準圧力勾配データと比較して該、第１基準圧力勾配の絶対値が大きい場合（Ｓ５：Ｎｏ）、ＥＣＵ５は、後述するステップ１０以降の処理を実行する。

上述したステップ１〜６のルートを辿る判定結果の場合には、パージ弁６とパージポンプ９との間のパージ通路１４のリークや、パージ弁６、ＣＶＶ３及びパージポンプ９の故障がなく正常であるとの診断結果が得られるため、続くステップ７では、ＥＣＵ５は、エンジン２１側のパージ実行条件が整い次第、パージ実行が可能であると判定する（Ｓ７：Ｙｅｓ）。

一方、ＥＣＵ５は、例えば、エンジン２１側のパージ実行条件が満足するまで所定時間の間待機するが、所定時間を経過後には、ドライバがイグニションスイッチをオフにしてエンジン２１の運転を停止する等何らかの理由によりパージ実行不可能（不要）と判断した場合には（Ｓ７：Ｎｏ）、パージポンプ９の駆動を停止して（Ｓ２０）診断を終了する。

ここで、パージポンプ９は、診断時にパージポンプ９からパージ弁６の間のパージ通路１４の加圧用としてのみならずパージ用としても用いるため、続くステップ８では、ＥＣＵ５は、パージを実行するに際してパージポンプ９の駆動を継続する。但し、ステップ８ではＥＣＵ５は、パージに適した吐出圧にするためにパージ実行時の方が異常診断時よりもパージポンプ９の吐出圧を下げる（図２、図３のＳ８参照）。（換言すると、診断時の方がパージ実行時よりもパージポンプ９の吐出圧を高めている。）ここで本実施形態ではパージポンプ９の吐出圧を異常診断時の５ｋｐａからパージ時には３ｋｐａに下げる。

このように本実施形態においては、パージポンプ９の吐出圧をパージに適した吐出圧に下げたが、パージポンプ９の駆動を継続することでパージ実行に際してパージ通路１４内を改めて昇圧し直す必要がなく、既に昇圧した圧力を利用して吸気したパージ混合気を吸気通路２３へ圧送することができる。

続くステップ９では、ＥＣＵ５はパージ弁６を開状態とし、パージポンプ９の駆動継続により、パージ混合気をパージ通路１４を介して吸気通路２３に供給し、パージ制御に移行する（図２、図３のＳ９参照）。

なお、上述した診断の中でパージに用いるパージポンプ９の診断を済ませているため、該パージポンプ９の駆動によって確実にパージ混合気をパージすることができる。

ここで図示省略するが、ステップ９においてＥＣＵ５は、パージ弁６の開弁を利用して、ＣＶＶ３が正常に閉弁するか否かの診断を行うことができる。
具体的には、上記のステップ４おいてＣＶＶ３が適切に閉状態されていた場合には、ステップ９においてパージ弁６を開状態としたとき、パージポンプ９の駆動によってパージ通路１４の空気が吸気通路２３の側へパージされることに伴って圧力センサ４の検出圧力（パージポンプ９の吐出圧）がパージ弁６を開く前よりも低下するはずである。そこでＥＣＵ５は、パージ弁６を開状態としたとき、圧力センサ４の検出圧力がパージ弁６を開く前よりも低下した場合には（図３中のＰａ参照）、ＣＶＶ３の正常閉弁判定を行うことができる。これに対して、ＥＣＵ５は、パージ弁６を開状態としたとき、圧力センサ４の検出圧力がパージ弁６を開く前と同じである場合には（図３中のＰｂ参照）、ＣＶＶ３の閉弁異常判定を行うことができる。

このように、エンジン２１は始動しているがエンジン２１側でパージ実行条件を満たすための運転準備の処理をしている間に蒸発燃料処理システム１０の異常診断を済ませておくことができるため、異常診断のためにパージ実行条件が整ったタイミングを逃してしまうことなく、パージ実行条件が整うと直ぐにパージを実行することができる。

またＥＣＵ５は、ステップ１において吐出圧が少なくとも基準吐出圧になるまで昇圧する時の回転数と同じ回転数を維持しているにも関わらず、上述したステップ５において検出圧力勾配が第１基準圧力勾配（基準ΔＰ／Δｔ）よりも絶対値が大きい場合、すなわち圧力降下の度合いが大きい場合には（Ｓ５：Ｎｏ）、さらに検出圧力勾配と第２基準圧力勾配（基準ΔＰ’／Δｔ’）との互いの絶対値を比較する（Ｓ１０）。

その結果、図２、図３に示すように、検出圧力勾配が、第２基準圧力勾配よりも絶対値が小さい場合（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５は、パージ弁６とパージポンプ９との間のパージ通路１４（パージ配管）にφ０．０２ｉｎｃｈ（φ０．５ｍｍ）相当の穴が有ると判定する（Ｓ１１）。

一方、圧力勾配が第２基準圧力勾配よりも絶対値が大きい場合（Ｓ１０：Ｎｏ）、第２基準圧力勾配よりも（換言するとφ０．０２ｉｎｃｈ相当の穴が有るときよりも）急峻な圧力低下勾配となることから（図３参照）パージ弁６とパージポンプ９との間のパージ通路１４（パージ配管）にφ０．０４ｉｎｃｈ（φ１．０ｍｍ）相当の穴が有ると判定する（Ｓ１２）。

また、上述したステップ２において、圧力センサ４により検出された検出圧力（吐出圧）が基準吐出圧よりも小さい場合には（Ｓ２：Ｎｏ）、その原因としてパージポンプ９が正常でない、パージ弁６が正常閉弁していない、或いはＣＶＶ３が正常開弁していないという３つの要因のうち少なくとも１つが起因していると考えられる。

そこで図２、図４に示すように、まずステップ１３では、ＥＣＵ５は、ＣＶＶ３を開状態、且つパージ弁６を閉状態に維持しつつ、パージポンプ９の駆動を継続しているにも関わらず、検出圧力が基準圧力まで上昇しないとき（Ｓ２：Ｎｏ）、パージポンプ９の実際の駆動状態を示す回転数に基づいてパージポンプ９の異常を判定する。

本実施形態においては、ＥＣＵ５は、パージポンプ９に内蔵された回転数センサ１５によって検出された電動モータの実回転数が、電動モータの指令回転数の範囲に含まれる否かに基づいてパージポンプ９の異常を判定する。

ここで電動モータの指令回転数は、パージポンプ９に備えた電動モータの特性データに基づいて定まる印加電流に対応する回転数（指令値）であり、この電動モータの指令回転数の範囲は、この指示回転数に誤差を考慮して適宜設定される。

具体的には、ステップ１３においてＥＣＵ５は、パージポンプ９に備えた電動モータの実回転数（図４のＲｒ参照）が電動モータへの指示回転数（図４のＲｄ参照）に達している等指示回転数の範囲に含まれる場合には（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、パージポンプ９の正常判定を行う（Ｓ１４）。

一方、ステップ１３においてＥＣＵ５は、パージポンプ９に備えた電動モータの実回転数が電動モータへの指示回転数に達していない等指示回転数の範囲に含まれない場合には（Ｓ１３：Ｎｏ）、パージポンプ９の故障（異常）判定を行う（Ｓ１９）。

なお、本実施例においては、パージポンプ９を駆動する電動モータの印加電圧（指令値）に対する実際の仕事量を示す実回転数に基づいてパージポンプ９の故障診断を行ったが、このように実回転数を検出する回転数センサ１５を採用するに限らず、例えば、電動モータの印加電圧に対して電動モータの消費電流を検出する電流センサを採用する等、パージポンプ９の他の出力信号を検出するセンサを採用してもよい。

例えば、電流センサを採用した実施形態においては、図示省略するが上述したステップ１３において、所定の回転数で回転させるための印加電圧に対応する指示電流値の範囲に、電流センサにより検出した実際の消費電流が含まれない場合には（Ｓ１３：Ｎｏ）、パージポンプ９が本来の仕事をしていないことになるため、ＥＣＵ５はパージポンプ９が故障していると判定できる（Ｓ１９）。

続くステップ１５では、ＥＣＵ５は、ＣＶＶ３の閉弁制御を開始し、パージポンプ９の駆動継続状態の下で開状態であったＣＶＶ３を閉状態とする。

ステップ１６では、ＥＣＵ５は、パージポンプ９を駆動継続状態としつつＣＶＶ３が閉状態の下で、圧力センサ４による検出圧力（パージポンプ９の吐出圧）に基づいてパージ弁６とＣＶＶ３とのいずれが故障しているかを判定する。

具体的には、仮にＣＶＶ３が正常に閉弁されている場合には、パージポンプ９ＣＶＶ３との間のパージ通路１４には、この間に有するパージ混合気がパージポンプ９によって吸気され下流側へ吐出されるに応じて減少していき、これに伴ってパージポンプ９の吐出圧も低下していくはずである。このため、図４に示すように、吐出圧が所定圧まで低下した場合には（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５は、パージ弁６のシール等の不良のためパージ弁６からリークがあるとしてパージ弁６の閉弁不良判定を行う（Ｓ１７）。

一方、同図に示すように、吐出圧が一定圧を維持する等所定圧まで低下しない場合には（Ｓ１６：Ｎｏ）、ＥＣＵ５は、大気導入通路１３から導入された空気がパージ通路１４へ供給されないようにＣＶＶ３によって遮断されていないことになるため、ＣＶＶ３の閉弁不良判定を行う（Ｓ１８）。

上述したステップ１７，１８，１９において異常判定（不良判定、故障判定）した後は、いずれの場合もパージ制御に移行せずに図４に示すように、パージポンプ９をオフ状態として（Ｓ２０）、この異常診断ルーチンを終了する。なお、図示省略するが、上述した異常診断時には、ダッシュボード等に異常を示すランプを点灯させたり、音声を発する等してドライバに異常を知らせるように構成してもよい。

上述した本実施形態の蒸発燃料処理システム１０の異常診断装置１は、蒸発燃料を吸着するキャニスタ８と、該キャニスタ８とエンジン２１側の吸気通路２３を連通するパージ通路１４に配設されるパージ弁６との間に配設されるパージポンプ９（加圧手段）と、キャニスタ８の大気導入通路１３に配設されるＣＶＶ３（遮断弁）と、パージポンプ９とパージ弁６の間の圧力を検出する圧力センサ４（圧力検出手段）と、パージ弁６を閉じ且つＣＶＶ３を開いた状態でパージポンプ９を駆動して（図２のＳ１）該パージ弁６と該ＣＶＶ３との間を正圧状態とし、さらにＣＶＶ３を閉じた状態で（図２のＳ４又はＳ１５）パージポンプ９の駆動を維持する制御プログラム（制御手段）および、パージポンプ９の駆動継続状態の下で圧力センサ４４による検出圧力に基づいてパージ弁６とキャニスタ８との間の異常を判定する（図２のＳ５，Ｓ１０又はＳ１６）判定プログラムを実行するＥＣＵ５（判定手段）と、を備えたものである（図１〜図３参照）。

すなわち、本実施形態においては、上述したパージ弁６とキャニスタ８との間の異常判定として、パージポンプ９とパージ弁６との間のパージ通路１４（パージポンプ９よりも下流側配管）のリーク状態（リーク発生の有無、リーク有りの場合はその穴の大きさ）の診断に加えて、適宜パージ弁６、パージポンプ９、ＣＶＶ３の故障診断を行うものである。

上記構成によれば、パージ弁６とキャニスタ８との間の異常を、パージポンプ９の駆動継続状態の下で判定することにより、パージ弁６とキャニスタ８との間の温度や密度といった外乱の影響を受け難く、正確かつ素早く異常診断をすることができる。

詳しくは例えば、従来のように、異常診断前にパージポンプ９よりも上流側、すなわちパージポンプ９とパージ弁６との間を加圧しておき、異常診断時にパージポンプ９の駆動を停止した状態としてその間の圧力を圧力センサ４４により検出し、その検出圧力に基づいてこの間のリークを判定する場合には、パージポンプ９とパージ弁６との間の圧力が温度や密度といった外乱の影響を受け易くなるため、この間のリークを正確に判定することができないことが懸念される。

これに対して本実施形態によれば、判定プログラムを実行するＥＣＵ５（判定手段）は、パージ弁６およびＣＶＶ３を閉じた状態でパージポンプ９の駆動継続状態の下で圧力センサ４４による検出圧力に基づいてパージポンプ９とパージ弁６との間のパージ通路１４を含めたパージ弁６とキャニスタ８との間の異常を判定することにより、パージ弁６とキャニスタ８との間の圧力が温度や密度といった外乱の影響を受け難い状況下での異常の判定が可能となり、正確かつ素早く異常診断をすることができる。

より詳しくは、パージポンプ９とパージ弁６との間のパージ通路１４の異常診断時にリーク等が無ければしっかりとその間を加圧状態に維持できる一方で、例えば、穴が存在する場合には、加圧状態の下で検出した検出圧力はその穴の大きさに応じた顕著な低下勾配特性を示すため、穴の有無や穴の大きさの程度に応じて検出圧力の違いが明確となり易い。

さらに例えば、キャニスタ８に備えたＣＶＶ３の開閉診断時には、パージ弁６とキャニスタ８との間に備えたパージポンプ９を駆動状態の下で行うことで、パージポンプ９よりも上流側に有するＣＶＶ３が閉じているか否かによって、パージポンプ９よりも下流側に有する圧力センサ４により検出したパージポンプ９の吐出圧（ＰｕｍｐＰ）の値に違いが生じ易くなる。

すなわち、パージポンプ９の駆動を継続して該パージポンプ９とパージ弁６との間の加圧状態を保持することにより、パージポンプ９よりも下流側に相当するこの間に備えた圧力センサ４の検出圧力に基づいて、パージポンプ９よりも上流側に有するＣＶＶ３の異常判定を正確かつ素早く行うことができる。

従って、パージポンプ９の上流側だけでなく下流側を含めたパージ弁６とキャニスタ８との間の異常診断を正確かつ素早く行うことができる。

この発明の態様として、パージポンプ９の駆動継続状態の下でＣＶＶ３を閉じる前に検出圧力（ＰｕｍｐＰ）が設定圧力としての基準吐出圧（図３のＰ１参照）まで上昇したとき、判定プログラムを実行するＥＣＵ５（判定手段）は、パージ弁６が正常に閉じたとする正常閉弁判定を行う（Ｓ２：Ｙｅｓ）ものである（図２、図３参照）。

上記構成によれば、パージ弁６の診断をパージポンプ９の駆動継続状態の下で行うことでその診断を正確かつ素早く行うことができる。

しかもパージ弁６の診断を、パージポンプ９の駆動継続状態の下で行うことでこの診断後には、パージポンプ９とパージ弁６との間を加圧状態とすることができる。ここで、このパージ弁６の診断後に行われるパージポンプ９とパージ弁６との間の診断（図２のＳ５，Ｓ１０）では、この間を加圧した状態で行われるため、これら診断を行うに際して改めてパージポンプ９を駆動してこの間を大気圧の状態から加圧する必要がなく次の診断をスムーズに行うことができる。

またこの発明の態様として、判定プログラムを実行するＥＣＵ５（判定手段）は、パージ弁６の正常閉弁判定（図２のＳ３）の後に、パージポンプ９の駆動継続状態の下で検出圧力の低下勾配に基づいてパージポンプ９とパージ弁６との間のリークの程度を判定する（図２のＳ５，Ｓ１０）ものである（図２、図３参照）。

上記構成によれば、パージポンプ９とパージ弁６との間のリークの程度の判定を、パージポンプ９の駆動継続状態の下で行うことにより、パージポンプ９とパージ弁６との間をしっかりと加圧状態として、たとえこの間に僅かな穴が存在しても、急峻な低下勾配特性を得ることができるため、この間に僅かな穴によるリークが存在しても見逃すことなく正確、かつ素早く異常判定することができる。

またこの発明の態様として、パージポンプ９の駆動継続状態でＣＶＶ３を閉じる（図２のＳ１５）前に検出圧力（ＰｕｍｐＰ）が設定圧力としての基準吐出圧（図３のＰ１参照）まで上昇しないとき（図２のＳ２：Ｎｏ）、判定プログラムを実行するＥＣＵ５（判定手段）は、パージポンプ９の状態としての実回転数に基づいてパージポンプ９の異常を判定する（図２のＳ１３）ものである（図２、図４参照）。

上記構成によれば、パージポンプ９の駆動継続状態でＣＶＶ３を閉じる前に検出圧力が設定圧力まで上昇しないとき、その異常の要因として、パージポンプ９の回転が正常ではない以外にもパージ弁６が閉状態ではない、或いは、ＣＶＶ３が意に反して閉じていることが想定されるが、パージポンプ９への指示値に対する出力値をダイレクトに示す実回転数や消費電流等のパージポンプ９の状態に基づいてパージポンプ９を診断することで、他の要因を排除してその異常がパージポンプ９自体に起因するものであるか否かを正確に特定することができる。

またこの発明の態様として、制御プログラムを実行するＥＣＵ５（制御手段）は、パージポンプ９の正常が判定されたとき（図２のＳ１４）、パージポンプ９の駆動継続状態の下でＣＶＶ３を閉じるものであり（図２のＳ１５）、判定プログラムを実行するＥＣＵ５（判定手段）は、その時の検出圧力に基づいてパージ弁６とＣＶＶ３のいずれが故障しているかを判定する（図２のＳ１６〜Ｓ１８）ものである（図２、図４参照）。

上記構成によれば、ＥＣＵ５は、パージポンプ９の駆動継続状態の下で判定することでパージ弁６とＣＶＶ３のいずれが故障しているかを正確かつ素早く判定することができる。これにより、パージポンプ９の駆動継続状態でＣＶＶ３を閉じる前に検出圧力が設定圧力まで上昇しないという異常が生じた場合（図２のＳ２：Ｎｏ）であって、その異常がパージポンプ９自体に起因するものでない場合（図２のＳ１３：Ｙｅｓ）においても、その異常がパージ弁６とＣＶＶ３のいずれが故障していることに起因することまで具体的に判定（特定）することができる。

またこの発明の態様として、制御プログラムを実行するＥＣＵ５（制御手段）は、パージを実行する際すなわち、ＥＣＵ５がエンジン２１側がパージ実行条件を満たしたことを検知したとき、パージポンプ９の駆動継続状態でパージを実行すべくパージ弁６を開状態とするものであり（図２のＳ９）、パージ実行条件を満たす前の方（ＥＣＵ５による異常判定処理時（Ｓ５）の方）がパージ実行時よりもパージポンプ９の吐出圧を高める（図２のＳ８）ものである（図２、図３参照）。

上記構成によれば、パージ実行時においては、ＥＣＵ５による判定時（すなわち異常診断時）よりもパージポンプ９の吐出圧を例えば、３ｋｐａに設定する等低くしてパージ実行に適したパージポンプ９の吐出圧とすることができつつ、ＥＣＵ５による判定時においては、パージ実行時よりもパージポンプ９の吐出圧を例えば、５ｋｐａに設定する等高くすることで、パージポンプ９とパージ弁６との間を十分な加圧状態とすることができ、このような十分な加圧状態の下でリーク判定することができるため、リーク判定の精度を高めつつ素早くリーク判定することができる。

さらに上記構成によれば、パージポンプ９を、パージ弁６が開状態において駆動することにより、そのパージポンプ９をパージ実行の際にパージ用のポンプとして用いることができるため、蒸発燃料処理システム１０のリーク診断用ポンプとしてだけでなくパージ用ポンプとしても兼用することができる。

また、このように、パージポンプ９をパージ用ポンプとして用いることで、従来のように、吸気通路２３を負圧にするに伴ってエンジン２１の気筒２２内のピストン２９（図１参照）が往復運動する際のエネルギ消費量が高まることを抑制しつつ、パージ通路１４を負圧にせずとも該吸気通路２３の側へパージ混合気をパージすることが可能となる。

詳述すると、従来は、スロットル弁２４の絞りを調節する等して吸気通路２３を負圧にすることに伴ってパージ通路１４を負圧にし、この負圧を利用することでパージ混合気を吸気通路２３の側へパージしていた。しかしこのように、吸気通路２３を積極的に負圧にすると、負圧状態の下でピストン２９が往復運動することになるため、該ピストン２９の往復運動の際のエネルギ消費量が高まるおそれがあった。これに対して本実施形態では、パージ通路１４を負圧にせずとも吸気通路２３の側へパージすることが可能となる。

またこの発明の態様として、エンジン２１の始動を検出するエンジン始動検出部３０を設け、エンジン始動検出部３０によるエンジン２１の始動検出時に、パージ弁６を閉じた状態で判定プログラムおよび制御プログラムを実行するＥＣＵ５（判定手段および制御手段）を備えたものである（図２のＳ１，Ｓ２参照）。

上記構成によれば、ＥＣＵ５は、エンジン２１の始動検出時に、パージ弁６を閉じた状態で判定プログラムおよび制御プログラムを実行することにより、エンジン２１の運転準備が行われるエンジン２１の始動時のタイミングを利用して蒸発燃料処理システム１０の異常診断を済ませておくことができる。そして異常診断が完了し、その結果が正常であれば、エンジン２１の運転準備が完了してパージ実行可能になるとパージ弁６を開状態としてエンジン２１の運転に直ぐに移行することができる。

従って、エンジン２１の始動時におけるエンジン２１の運転準備が完了したとき、パージ実行が可能であるにも関わらず、リーク判定を実行するためにパージ実行が制限される事態を防ぐことができるため、エンジン２１の運転準備が整ったベストなタイミングを逃すことなく、リーク判定からパージ実行へとスムーズに移行することができる。

すなわち、上述した蒸発燃料処理システム１０の異常診断は、例えば、車両が赤信号等で一時停止している間においても実行可能であるが、エンジン２１が始動してからパージ実行条件が整うまでの間のタイミングに行うことで、エンジン２１側のパージ実行条件を満足するための処理と並行して行うことができるため特に有効である。

この発明の構成と、上述の実施例との対応において、この発明の加圧手段は、本実施例のパージポンプ９２に対応し、以下同様に、
遮断弁はＣＶＶ３３に対応し、
圧力検出手段は圧力センサ４４に対応し、
制御手段は、制御プログラムを実行するＥＣＵ５に対応し、
判定手段は判定プログラムを実行するＥＣＵ５に対応し、
請求項２の設定圧力は基準吐出圧に対応する。

この発明の制御手段についてより詳しくは、
請求項１の制御手段は図２のＳ１，Ｓ４，Ｓ１５を実行するＥＣＵ５に対応し、
請求項５の制御手段は図２のＳ１５を実行するＥＣＵ５に対応し、
請求項６の制御手段は図２のＳ８を実行するＥＣＵ５に対応する。

またこの発明の判定手段についてより詳しくは、
請求項１の判定手段は図２のＳ５，Ｓ１０，Ｓ１６を実行するＥＣＵ５に対応し、
請求項２の判定手段は図２のＳ２を実行するＥＣＵ５に対応し、
請求項３の判定手段は図２のＳ５，Ｓ１０を実行するＥＣＵ５に対応し、
請求項４の判定手段は図２のＳ１３を実行するＥＣＵ５に対応し、
請求項５の判定手段は図２のＳ１６を実行するＥＣＵ５に対応する。
ただしこの発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではない。

以上説明したように、本発明は、燃料タンク内の蒸発燃料をキャニスタに吸着させ、このキャニスタに吸着した蒸発燃料をパージ通路を介してエンジン側の吸気通路へパージ（放出）する蒸発燃料処理システムのリークの発生やデバイスの故障等の異常診断装置について有用である。

１…蒸発燃料処理システムの異常診断装置
２…パージポンプ（加圧手段）
３…ＣＶＶ（遮断弁）
４…圧力センサ（圧力検出手段）
５…ＥＣＵ（制御手段、判定手段）
６…パージ弁
８…キャニスタ
１３…大気導入通路
１４…パージ通路
２１…エンジン
２３…吸気通路
３０…エンジン始動検出部

Claims (7)

1. 蒸発燃料を吸着するキャニスタと、該キャニスタとエンジン側の吸気通路を連通するパージ通路に配設されるパージ弁との間に配設される加圧手段と、
   前記キャニスタの大気導入通路に配設される遮断弁と、
   前記加圧手段と前記パージ弁の間の圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記パージ弁を閉じ且つ前記遮断弁を開いた状態で前記加圧手段を駆動して該パージ弁と該遮断弁との間を正圧状態とし、さらに前記遮断弁を閉じた状態で前記加圧手段の駆動を維持する制御手段と、
   前記加圧手段の駆動継続状態の下で前記圧力検出手段による検出圧力に基づいて前記パージ弁と前記キャニスタとの間の異常を判定する判定手段と、を備えた
   蒸発燃料処理システムの異常診断装置。
2. 前記加圧手段の駆動継続状態の下で前記遮断弁を閉じる前に前記検出圧力が設定圧力まで上昇したとき、前記判定手段は、前記パージ弁が正常に閉じたとする正常閉弁判定を行うものである
   請求項１に記載の蒸発燃料処理システムの異常診断装置。
3. 前記判定手段は、前記パージ弁の前記正常閉弁判定後に、前記加圧手段の駆動継続状態の下で前記検出圧力の低下勾配に基づいて前記加圧手段と前記パージ弁との間のリークの程度を判定するものである
   請求項２に記載の蒸発燃料処理システムの異常診断装置。
4. 前記加圧手段の駆動継続状態で前記遮断弁を閉じる前に前記検出圧力が設定圧力まで上昇しないとき、前記判定手段は、前記加圧手段の状態に基づいて前記加圧手段の異常を判定するものである
   請求項１に記載の蒸発燃料処理システムの異常診断装置。
5. 前記制御手段は、前記加圧手段の正常が判定されたとき、前記加圧手段の駆動継続状態の下で前記遮断弁を閉じるものであり、前記判定手段は、その時の前記検出圧力に基づいて前記パージ弁と前記遮蔽弁のいずれが故障しているかを判定するものである
   請求項４に記載の蒸発燃料処理システムの異常診断装置。
6. 前記制御手段は、パージ実行の際に前記パージ弁が開状態で前記加圧手段を駆動するものであり、前記判定手段による異常判定時の方がパージ実行時よりも前記加圧手段の吐出圧を高めるものである
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の蒸発燃料処理システムの異常診断装置。
7. エンジンの始動を検出するエンジン始動検出部を設け、
   前記エンジン始動検出部によるエンジンの始動検出時に、前記パージ弁を閉じた状態で前記判定手段および前記制御手段を実行する
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載の蒸発燃料処理システムの異常診断装置。

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