JP7467387B2 - 蒸発燃料処理システムの漏れ診断装置 - Google Patents
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Description
図1は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等のエンジンを備えた車両に搭載できる、一つの実施形態としての蒸発燃料処理システムとその漏れ診断装置を示す。キャニスタ4のタンクポートには、燃料タンク2の気相部分と連通するようにベーパ通路が接続されている。キャニスタ4の大気ポートには、一端が大気弁16を介して大気に開放された大気通路36が連通して接続されている。燃料タンク2内で蒸発した燃料蒸気はベーパ通路を通してキャニスタ4に流入し、キャニスタ4内の活性炭などを含んだ吸着層5に吸着し、捕捉される。ベーパ通路の途中には封鎖弁12が設けられる。そのため、封鎖弁12と大気弁16が開放されている場合、燃料タンク2の燃料蒸気圧が相対的に高くなると燃料タンク2中の蒸発燃料がキャニスタ4に流れて吸着され、捕捉される。キャニスタ4のパージポートには、パージ通路が吸着層5のタンク側と連通するように接続され、パージ通路のキャニスタ側部分38の他端は、パージ弁14を介してパージ通路の下流側部分39に連通され、パージ通路の下流側部分39の他端は、エンジン6の吸気通路に連通して接続されている。そのため、エンジン6が作動して、パージ弁14と大気弁16が開放されている状態では、キャニスタ4に吸着され、捕捉されていた燃料蒸気がエンジン6の吸気負圧により吸入されて、エンジン6内で燃焼させられる。
図1に示すように、燃料供給通路56からは燃料ポンプから送出された高圧の燃料の一部をアスピレータ40に導く分岐通路52が分岐する。分岐通路52の途中には分岐通路弁20が設けられる。アスピレータ40は、図3に示すように、流路が収束する収束部46と、拡大する拡大部(ディフューザ)47とを備え、これらの間は流路断面積が狭い絞り部45となっている。またアスピレータ40は、導入ポート41から導入された燃料を拡大部47内に向けて噴射するノズル48とを備えている。
図1に示すように、漏れ診断装置は、プロセッサ、メモリを含む電子制御装置(ECU)60を含む。ECU60は、温度センサ22、圧力センサ24などのセンサからデータ信号を受け取るよう構成される。また、ECU60は、封鎖弁12、パージ弁14、大気弁16、遮断弁18、分岐通路弁20などの弁や、燃料ポンプ8などの機器に制御信号を送信して、その機器の動作を制御するよう構成される。
以下に説明する漏れ診断のプロセスは、基本的にECU60のメモリに保存されたプログラムをプロセッサで実行することにより行う。漏れ診断は、例えば、エンジンの停止(キーオフ)を検知した後に開始する。一つの実施形態として、漏れ診断の診断対象領域30は、例えば、燃料タンク2とキャニスタ4とを含む閉鎖系とすることができる。この場合、診断対象領域30を閉鎖するために、ECU60は適切な弁を閉じる。例えば、パージ弁14と大気弁16を閉じ、封鎖弁12、遮断弁18、分岐通路弁20を開けたままとしておくことができる。別の実施形態として、燃料タンク2のみを含みキャニスタ4を含まない閉鎖系やその逆など、他の診断対象領域30を設定することも可能である。例えば、大気弁16と封鎖弁12とを閉じ、パージ弁14、遮断弁18、分岐通路弁20は開いたままとすることにより、診断対象領域30を封鎖弁12よりキャニスタ側とタンク側の領域に分割することも可能である。
漏れ診断の方式は、蒸気圧式と印加圧式に大別される。また、漏れ診断は正圧式と負圧式に分類することもできる。例えば、蒸気圧式は、圧力印加を行うことなく、自然に存在する燃料の蒸気圧を含むシステム内の全圧が後述のように十分な正圧または負圧となっている場合に実施できる。一方で、印加圧式の漏れ診断の実施は、診断対象領域30に強制的に正圧または負圧を導入することから始まる。なお、負圧式の「漏れ」診断で直接確かめているのは大気から蒸発燃料処理システム内への「漏入」があるかどうかであるが、当然ながら診断の目的は大気への燃料蒸気の「漏出」が起こりうるかどうかの判断である。本願では、負圧式の場合も単に「漏れ診断」と言うことがある。
図2に示すように、ECU60は、漏れ診断を実施する前に、漏れ診断の方式を選定するプロセスを開始する。
まず、ECU60は、燃料タンク2の気相と接触する温度センサ22を用いて診断対象領域内の圧力を測定する。この圧力と大気圧との差を算出し、蒸気圧式で行うための所定の条件を満たしているかを判定する。一つの実施形態として、図7に示すように、ある時刻t1において測定した圧力P1と大気圧Patmとの差の絶対値|P1-Patm|が所定の基準圧力以上であるかを判定することができる。例えば、測定した圧力が大気圧よりも所定値以上の高圧になっている場合は正圧の蒸気圧式で診断を行うことを決定する。逆に、大気圧よりも所定値以上低い低圧になっている場合は負圧の蒸気圧式で診断できると判断する。上記の所定値としては、例えば、正負いずれの方式の場合も大気圧と5kPaの差があるという基準を用いることができる。大気圧は、標準大気圧を用いてもよいし、適当な箇所に設けられた大気圧センサによる測定値を用いてもよい。
図2に示すように、次にECU60は、診断対象領域内の圧力が温度変化により将来的に上述の条件を満たすようになるかを予測する。燃料は固有の飽和蒸気圧特性を有しており、図7に示すように、温度変化に応じて蒸気圧(燃料分圧)が変化する。例えば、燃料が常に気相と液相で平衡していると仮定すれば、ある時点での温度と燃料の飽和蒸気圧特性とからその時点(将来を含む)での燃料分圧を知ることができる。具体的には、ECU60は、予測した蒸気圧変化に基づいて診断対象領域内の圧力が上述の所定の圧力条件を満たすようになる時刻t3を推定する。そのような時刻が存在する場合は、蒸気圧式を選択することを決定し、そのような時刻が存在せず、診断対象領域内の圧力が上述の所定の圧力条件を満たすようになることがないと見込まれる場合、印加圧式を選択することを決定する。
飽和蒸気圧特性は一定であると仮定してもよいが、季節による給油される燃料の種類の違いや、給油後の組成の変化などを加味する場合には、燃料タンク2内の燃料の飽和蒸気圧特性を特定(推定)することもできる。飽和蒸気圧特性の決定プロセスは、例えば、毎度の漏れ診断の直前に、あるいは定期的に、あるいは給油直後になど、都合の良いタイミングで行うことができる。
図7に示すように、一つの実施形態として、将来の燃料蒸気の温度推移は、温度の履歴、すなわち複数の温度の測定値T1,T2を用いて予測することができる。燃料タンク2を含む診断対象領域の場合、燃料タンク2内の気相部分に温度センサ22を設けることができる。この温度センサ22で時間間隔をあけて複数回気相温度を測る。例えば、エンジン停止時(時刻t1)に1回目の気相温度の測定を行い、その30分後(時刻t2)に2回目の気相温度の測定を行う。得られた温度の測定値に対し、あらかじめ用意された適切な関数のフィッティングを行うことにより、将来の温度を推測することができる。あるいは、燃料タンク2内の気相と燃料タンク2内の液相や燃料タンク2外の大気との間に適切な熱伝導モデルを構築し、そのモデルに従って計算することも可能である。この方法は、例えば短期的な(例えば数分~数十分先の)予測に用いることができる。
ECU60は、上述のようにして決定した診断方式により、診断対象領域の漏れ診断を行う。漏れ診断の診断基準は、例えば、燃料タンク2、キャニスタ4、通路を形成する配管など、蒸発燃料処理システム中のどこかに所定の大きさの穴がひとつ生じた場合に発生するであろう圧力変化とする。一つの実施形態として、圧力センサ24を用いて測定した圧力が基準速度よりも速く大気圧に向かって上昇あるいは下降した場合に漏れがあると判定することができる。例えば負圧式の場合、閉じ込められた負圧が基準速度よりも速く大気圧に向かって上昇する場合に漏れがあると判定する。正圧式の場合、閉じ込められた正圧が基準速度よりも速く大気圧に向かって低下する場合に漏れがあると判定する。
漏れがあると判定した場合、例えば、ECU60はその後のエンジン6の作動時に車室内の警告灯を点灯させることができる。これにより、運転者に対し蒸発燃料処理システムに漏れが生じていることを知らせることができる。
4 キャニスタ
6 エンジン
8 燃料ポンプ
12 封鎖弁
14 パージ弁
16 大気弁
18 遮断弁
20 分岐通路弁
22 温度センサ
24、26 圧力センサ
30 診断対象領域
36 大気通路
40 アスピレータ
44 減圧空間
54 吸引通路
56 燃料供給通路
60 電子制御装置(ECU)
Claims (11)
- 燃料タンクを含む蒸発燃料処理システムからの燃料蒸気の漏れがないかを診断する漏れ診断装置であって、
前記蒸発燃料処理システムの診断対象領域内の圧力を検知する圧力センサと、
制御装置とを備え、この制御装置は、
前記圧力センサを用いてある時点での前記診断対象領域内の圧力を測定し、
測定した前記診断対象領域内の前記圧力が強制的な圧力印加を伴わない第1の方法で漏れ診断を行うための第一の所定の条件を満たしているかを判定し、
この第一の所定の条件を満たすと判定した場合には前記第1の方法で漏れ診断を行うことを決定し、
この第一の所定の条件を満たさないと判定した場合には、その後の温度変化による前記診断対象領域内の蒸気圧変化を前記燃料タンク内の燃料の飽和蒸気圧特性に基づいて予測し、
この予測した前記蒸気圧変化に基づいて前記診断対象領域内の前記圧力がその後も継続して前記第一の所定の条件を満たさないと判断した場合には、強制的な圧力印加を伴う第2の方法で漏れ診断を行うことを決定するよう構成されている、漏れ診断装置。 - 請求項1の漏れ診断装置であって、
前記制御装置は、前記診断対象領域内の蒸気圧変化を予測した場合には、この予測した前記蒸気圧変化に基づいて前記診断対象領域内の圧力が前記第一の所定の条件を満たすようになる時刻を推定するよう構成されている、漏れ診断装置。 - 請求項2の漏れ診断装置であって、
蒸発燃料処理システムの前記診断対象領域内に正または負の圧力を印加する圧力印加手段を備えており、
前記制御装置は、
推測した前記時刻に達した後、前記圧力センサを用いて前記診断対象領域内の圧力が前記第一の所定の条件を満たしているかを確認し、
満たしていることを確認した場合には前記第1の方法で漏れ診断を行うことを決定し、
前記第一の所定の条件を満たしていないことを確認した場合には前記第2の方法で漏れ診断を行うことを決定して、密閉状態にした前記診断対象領域内に前記圧力印加手段を用いて正または負の圧力を印加し、
決定した前記方法で前記診断対象領域内の圧力変化に基づいて漏れ診断を行うよう構成されている、漏れ診断装置。 - 請求項2の漏れ診断装置であって、
前記制御装置は、
推測した前記時刻に達した後、圧力が前記第一の所定の条件を満たしているかを確認することなく、前記第1の方法で前記診断対象領域内の圧力変化に基づいて漏れ診断を行うよう構成されている、漏れ診断装置。 - 請求項1から4のいずれかの漏れ診断装置であって、
前記第一の所定の条件は前記診断対象領域内の圧力と大気圧との差の絶対値が所定値以上であることである、漏れ診断装置。 - 請求項1から5のいずれかの漏れ診断装置であって、
前記燃料タンク内に気相の温度を検知する温度センサを備えており、
前記制御装置は、
前記温度センサを用いて気相の温度を複数回測定し、
この測定した気相の温度の変化に基づいて前記蒸気圧変化を予測するよう構成されている、漏れ診断装置。 - 請求項1から5のいずれかの漏れ診断装置であって、
前記燃料タンク内に気相の温度を検知する温度センサを備えており、
前記制御装置は、
前記温度センサを用いて測定した気相の複数の温度から気相の一日の温度推移を把握し、
この把握した一日の温度推移に基づいて前記蒸気圧変化を予測するよう構成されている、漏れ診断装置。 - 請求項1から6のいずれかの漏れ診断装置であって、
前記燃料タンク内の燃料の温度を検知する燃温センサと、
外部の大気の温度を検知する外気温センサと、
前記燃料タンク内の燃料の残量を検知する燃料量センサとを備えており、
前記制御装置は、これら燃温センサと外気温センサと燃料量センサをそれぞれ用いて測定した燃料温度、外気温度、燃料量に基づいて前記蒸気圧変化を予測するよう構成されている、漏れ診断装置。 - 請求項1から8のいずれかの漏れ診断装置であって、
前記燃料タンク内に気相の温度を検知する温度センサを備えており、
前記制御装置は、前記温度センサを用いて測定した気相の温度に基づいて前記燃料タンク内の燃料の前記飽和蒸気圧特性を決定するよう構成されている、漏れ診断装置。 - 請求項1から9のいずれかの漏れ診断装置であって、
前記制御装置は、第一の所定の条件を満たすと判定し前記第1の方法で漏れ診断を行うと決定した場合、前記蒸気圧変化の予測を行うことなく前記第1の方法で前記診断対象領域内の圧力変化に基づいて漏れ診断を行うよう構成されている、漏れ診断装置。 - 請求項1から10のいずれかの漏れ診断装置であって、
前記第一の所定の条件は前記診断対象領域内の圧力と大気圧との差の絶対値が第一の所定値以上でかつ第二の所定値未満であることであり、
前記制御装置は、前記診断対象領域内の圧力と大気圧との差の絶対値が前記第二の所定値以上であると判定した場合には前記蒸気圧変化の予測を行うことなく漏れがないものと診断するよう構成されている、漏れ診断装置。
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