JPH04132868A - エバポパージシステムの異常診断装置 - Google Patents

エバポパージシステムの異常診断装置

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JPH04132868A
JPH04132868A JP25575990A JP25575990A JPH04132868A JP H04132868 A JPH04132868 A JP H04132868A JP 25575990 A JP25575990 A JP 25575990A JP 25575990 A JP25575990 A JP 25575990A JP H04132868 A JPH04132868 A JP H04132868A
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JP
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canister
air
vapor
fuel
fuel ratio
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JP25575990A
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Takayuki Otsuka
孝之 大塚
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエバポパージシステムの異常診断装置に関し、
特に、内燃機関の燃料タンクから蒸発してキャニスタに
吸着された燃料蒸気を機関運転時の所定条件下において
燃料供給系に戻すエバポパージシステムの異常診断装置
に関する。
〔従来の技術〕
一般に、内燃機関においては、内燃機関の停止中に燃料
タンクや気化器等の燃料貯蔵部から蒸発する燃料蒸気(
ベーパ)が大気に放出されないように、ベーパをキャニ
スタに吸着させ、機関運転中の吸入負圧を利用して吸気
側に吸い込むエバポパージシステムが備えられている。
しかしながら、このようなエバポパージシステムにおい
て、パージ通路系の故障により、パージができな(なっ
た場合、燃料タンク等から蒸発するベーパは行き場を失
い、大気中へ放出されてしまう。そこで、エバポパージ
システムの異常を検出する装置が種々考えられており、
例えば、機関運転中にパージ実行条件がそろうと試験的
にパージを実行し、パージをオンオフすることによる空
燃比の荒れによりエバポパージシステムの不良を診断す
るものがある。そこでシステムが正常に作動していると
判定されると、正式にパージが続行されるようになって
いる。
このようなエバポバージシステムにおいては、キャニス
タに吸着されたベーパを吸気側に戻す処理(パージ)を
実行すると、パージガス濃度に応じて空燃比のフィード
バック制御による空燃比補正係数(FAF)が変化する
ので、パージ量に応じてFAFを調整している。エバポ
バージシステムが正常に作動し、かつキャニスタに充分
ベーパが吸着されている条件では、パージをオン(実行
)した時のパージエアにベーパが存在するために吸入空
気はリッチになる、つまり空燃比が大きく変化するため
前記FAFも大きく変化することを利用して異常診断が
行われる。すなわち、この装置ではパージをオンオフし
た時の空燃比の荒れが小さい時に、エバポパージシステ
ムの故障と診断して、乗員に異常を警告するようにして
いる。
ところが、システムに異常がなくても、パージを実行し
た時のFAFの荒れが小さい場合がある。
即ち、キャニスタ内にベーパが存在しない場合等である
。このような場合に異常診断を実施すると故障ではない
にもかかわらず、故障であると診断されてしまう。
上記のような誤診をなくすために、特開平2−1365
58号公報記載の診断装置では、燃料タンク内圧力を検
出し、タンク内圧力が所定値以上になれば、キャニスタ
にベーパが吸着されていると判断して、パージをオンオ
フし、FAFの変化量を算出し、システムの異常診断を
行い、FAFの変化が所定量以下のとき、システム内に
故障が生じたと判定するようにしている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、この特開平2−136558号公報のエバポ
バージシステムの異常診断装置では、燃料タンク内圧力
が所定値以上になるまでは、システムの異常診断ができ
ない、すなわち、異常診断を行う機会が少ないという問
題があった。
本発明は、システムの異常診断の条件が成立した際、強
制的にキャニスタにベーパを供給し、キャニスタ内にベ
ーパが吸着された状態をつくることにより、随時システ
ムの異常診断が行えるようにして上記の問題を解決する
ものである。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成する本発明の構成が、第1図のクレーム
対応図に示される。すなわち本発明は、燃料タンクAに
発生する燃料蒸気を、キャニスタBに吸着させ、該キャ
ニスタBに吸着された燃料蒸気を所定運転条件時に吸気
管Cへ導入するエバポバージシステムDの異常診断装置
Eであって、該異常診断装置Eは、 機関Fの運転状態が異常診断実行可能な所定運転状態で
あるか否かを判定する所定運転状態判定手段Gと、 その所定運転状態判定手段Gに応動し、異常診断実行可
能な所定運転状態であるときにキャニスタBに燃料蒸気
を強制的に供給する燃料蒸気供給手段Hと、 燃料蒸気供給手段HによってキャニスタBに燃料が供給
された後、吸気管Cへ導入される燃料蒸気の濃度を検出
する燃料蒸気濃度検出手段Iと、前記異常診断実行可能
な所定運転状態であって、前記燃料蒸気濃度検出手段I
により検出された燃料蒸気濃度が所定値に満たないとき
に異常が発生したと判断する異常判定手段Jとからなる
〔作用〕
本発明のエバポパージシステムの異常診断装置によれば
、機関の運転状態が異常診断実行可能な所定運転状態で
あるか否かを所定運転状態判定手段が判定し、その所定
運転状態であると判定されると、異常判定が実行される
。まず、前記所定運転状態判定手段に応動して働く燃料
蒸気供給手段によって、キャニスタに燃料蒸気が強制的
に供給される。燃料蒸気がキャニスタに供給された後、
キャニスタから吸気管へ導入される燃料蒸気の濃度を燃
料蒸気濃度検出手段によって検出し、そのときの燃料蒸
気濃度が所定値に満たない場合、異常判定手段によって
、システムに異常が発生したと判断される。従ってシス
テムの異常診断時には確実にキャニスタ内にベーパが存
在するため、誤診がない。
〔実施例〕
以下図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
第2図には本発明の第1実施例のエバポパージシステム
の異常診断装置を備えた電子制御燃料噴射式内燃機関が
概略的に示されている。この図において、内燃機関1の
吸気管2には空気流量を測定するエアフローメータ(図
示せず)の下流側にスロットル弁18が設けられており
、このスロットル弁18の軸には、スロットル弁18の
開度を検出するスロットル開度センサ19が設けられて
いる。このスロットル開度センサ19の下流側の吸気管
2には各気筒毎に燃料供給系から加圧燃料を吸気ボート
へ供給するための燃料噴射弁7が設けられている。
ディストリビュータ4には、その軸が例えばクランク角
(CA’)に換算して720 ”CA毎に基準位置検出
用パルス信号を発生するクランク角センサ5および30
°CA毎に基準位置検出用パルス信号を発生するクラン
ク角センサ6が設けられている。これらクランク角セン
サ5,6のパルス信号は、燃料噴射時期の割込要求信号
、点火時期の基準タイミング信号、燃料噴射量演算制御
の割込要求信号などとして作用する。これらの信号は制
御回路10の入出力インターフェイス102に供給され
、このうちクランク角センサ6の出力はCPU103の
割込端子に供給される。
また、内燃機関1のシリンダブロックの冷却水通路8に
は、冷却水の温度を検出するための水温センサ9が設け
られている。水温センサ9は冷却水の温度THWに応じ
たアナログ電圧の電気信号を発生する。この出力もA/
D変換器101に供給されている。
排気マニホールド11より下流の排気系には、排気ガス
中の3つの有害成分IC,CO,NO,を同時に浄化す
る三元触媒コンバータ12が設けられている。
また、前記排気マニホールド11の下流側であって、触
媒コンバータ12の上流側の排気パイプ14には、空燃
比センサの一種である0□センサ13が設けられている
。O!センサ13は排気ガス中の酸素成分濃度に応じて
電気信号を発生する。すなわち、02センサ13は空燃
比が理論空燃比に対してリッチ側かリーン側かに応じて
、異なる出力電力を制御回路10の信号処理回路111
を介してA/D変換器101に供給する。また、前記入
出力インターフェイス102には図示しないキースイッ
チのオンオフ信号が供給されるようになっている。
また、内燃機関1には燃料タンク21がら蒸発するベー
パが大気中に逃げるのを防止するエバポバージシステム
が設けられている。このシステムはキャニスタ22、お
よび電気代負圧切換弁(VSVp)25を備えている。
キャニスタ22は燃料タンク21の上底とベーパ捕集管
24で結ばれ、燃料タンク21がら蒸発するベーパを吸
着する。VSVp25はキャニスタ22に吸着されたベ
ーパを吸気通路2のスロットル弁18の下流側に戻すパ
ージ通路26の途中に設けられた開閉弁であり、VSV
p25は制御回路10からの電気信号を受けて開閉する
電磁弁である。
前記キャニスタ22は大気開放管28によって大気と連
通されるようになっており、通常のパージ時には大気開
放管28が開かれ、キャニスタ22中を空気が通過する
ことにより、キャニスタ22に吸着されていたベーパが
、キャニスタ22から離れてパージ通路26の方へ流出
する。また、大気開放管28には開閉弁(VSVc) 
30、およびVSVC30より前記キャニスタ22側に
、大気開放管28よりも径の細い分岐管29が大気に連
通ずるように設けられている。
大気開放管28に設けられた前記VSVC30は制御回
路10からの電気信号を受けて開閉する電磁弁である。
以上のような構成において、図示しないキースイッチが
オンされると、制御回路10が通電されてプログラムが
起動し、各センサからの出力を取り込み、インジェクタ
7やその他のアクチュエータを制御する。
制御回路10は、例えばマイクロコンピュータを用いて
構成され、前述のA/D変換器101.入出力インター
フェイス102 、 CPU103の他にROM104
゜RAM105.キースイッチのオフ後も情報の保持を
行うバックアップROM106.クロック(CLK) 
107等が設けられており、これらはバス113で接続
されている。
この制御回路10において、ダウンカウンタ、フリップ
フロップ、および駆動回路を含む噴射制御回路110は
燃料噴射弁7を制御するためのものである。即ち、吸入
空気量と機関回転数とから演算された基本噴射量Tpを
機関の運転状態で補正した燃料噴射量TAUが演算され
ると、燃料噴射量TAUが噴射制御回路110のダウン
カウンタにプリセットされると共にフリップフロップも
ゼットされて駆動回路が燃料噴射弁7の付勢を開始する
他方、ダウンカウンタがクロック信号を計数して最後に
そのキャリアウド端子が“1″レベルになった時に、フ
リップフロップがリセットされて駆動回路は燃料噴射弁
7の付勢を停止する。つまり、前述の燃料噴射量TAU
だけ燃料噴射弁7は付勢され、したがって、燃料噴射量
TAUに応じた量の燃料が内燃機関1の燃焼室に送り込
まれることになる。
一方、燃料タンク21内にベーパが発生すると、ベーパ
はベーパ捕集管24を通ってキャニスタ22内に送られ
る。そこでベーパはキャニスタ22に吸着される。この
とき前記燃料噴射量TAUに対して、後述する空燃比フ
ィードバック制御による補正が加えられており、機関冷
却水温が所定値以上であって、かつ異常判定条件が成立
していれば、後述する異常診断ルーチンによって、異常
診断を実行し、システムが正常であれば、パージを実行
する。
すなわち、VSVp25が開弁じ、パージ通路26が吸
気管2に連通され、キャニスタ22内に吸気管負圧が作
用することにより、このとき開弁じているVSVC30
によって、大気に連通された大気連通管28がら空気が
導入される。導入された空気は、キャニスタ22を通過
するときにキャニスタ22からベーパを離し、ベーパを
パージ通路26の方へ運ぶ。
パージ通路26内に流入したベーパは、そのままパージ
通路26を通って吸気管2に導入される。 第3図は異
常判定ルーチンを示すものである。この異常判定ルーチ
ンは、他の制御プログラムと共にキースイッチONと同
時に起動され、所定の周期(例えば1クランク回転毎)
で繰り返し実行される。
ステップ201において、機関が始動時か否かを判定す
る。始動時であればステップ215に進み、後述する診
断実行済フラグや、空燃比補正係数平均値FAFAVI
、FAFAV2等のメモリをクリアして、そのままルー
チンを終了する。始動時でない場合にはステップ202
へ進む。
ステップ202では、診断実行済フラグが“l”か否か
を判定する。この診断実行済フラグは、既に異常診断が
終了した時に1”となり、まだ異常診断が済んでいない
時に“0”となるものである、ステップ202において
、診断実行済フラグが、1”と判定された時はステップ
214に進み、VSVc30を開弁じてルーチンを終了
する。
一方、ステップ202において、診断実行済フラグが、
“0”と判定された時は、ステップ203に進んで機関
の暖機が終了しているか否かを判定する。例えば水温セ
ンサ9によって検出された冷却水温が40℃以下であれ
ば暖機中であるとして、ステップ215に進み、VSV
p25を閉弁してルーチンを終了する。
ステップ203において、水温センサ9によって検出さ
れた冷却水温が40℃以上であれば、暖機終了であると
して、ステップ204に進み、機関始動後所定時間経過
したか否かを判定する。始動してからの時間が所定時間
に満たないときは、ステップ214に進み、VSVc3
0を開弁してルーチンを終了する。
ステップ204において、始動してからの時間が所定時
間以上経過していると判定された時は、ステップ205
に進み、機関がアイドリング状態にあるか否かを判定す
る。アイドリング状態以外の時には、ステップ214に
進み、VSVC30を開弁じてルーチンを終了する。
ステップ205において、アイドリング状態であると判
定された時は、ステップ206に進み、空燃比フィード
バック制御実行中であるか否かを判定する。空燃比フィ
ードバック制御が実行中でないときは、ステップ214
に進み、VSVc30を開弁してルーチンを終了する。
なお、空燃比フィードバック制御が実行中のときは後述
第4図にて説明する空燃比補正係数平均値FAFAVが
演算されている。
以上がエバポパージシステムの異常診断実行条件成立不
成立の判定ステップであり、ステップ202が“0”で
あり、ステップ203からステップ206までの条件を
全て満たせば、エバポパージシステムの異常診断実行条
件は成立したことになり、ステップ207に進み、パー
ジ実行前の空燃比補正係数平均値FAFAVをとるため
VSVc30を開弁し、VSVp25を閉弁する。そし
てステップ208に進み、このときの空燃比補正係数平
均値FAFAVつまリパージ実行前の空燃比補正係数平
均値FAFAVをFAFAVIにメモリし、ステップ2
09へ進む。
ステップ209ではキャニスタ22の大気開放管28の
開閉弁であるVSVc30を閉じ、パージ通路26の開
閉弁であるVSVp25を開く、これにより、吸気管負
圧が燃料タンク21までおよび、その負圧により燃料タ
ンク21内の燃料の蒸発が促進され、かつ燃料タンク2
1内のベーパはキャニスタ22の方へ強制的に吸引され
、キャニスタ22に吸着する。
同時にキャニスタ22の大気開放管28から分岐した前
記分岐管29からキャニスタ22に導入される空気の通
過によって、キャニスタ22に吸着されたベーパが持ち
去られ、吸気管2に導入される。ステップ209が実行
されると、ステップ210に進み、ステップ209実行
後の空燃比補正係数平均値PAFAVつまりパージ実行
時の空燃比補正係数平均値FAFAVをFAFAV2ニ
メモリし、ステップ211へ進む。
ステップ211では、空燃比フィードバック制御による
空燃比補正係数平均値FAFAVが、ステップ209の
前後で比較して所定(ik以上変化しているか否かを判
定する。エバポパージシステムが正常に機能している時
は、VSVp25の開弁によってキャニスタ22に吸着
されたベーパが、パージ通路26を通じて吸気管2に吸
入されるので空燃比はリッチになり、その分燃料噴射弁
7から噴射される燃料量が減らされて空燃比補正係数平
均値FAFAVが小さくなる。よってパージしない時の
空燃比補正係数平均値PAFAVIよりもパージしてい
る時の空燃比補正係数平均値FAFAV2の方が小さく
なり、エバポパージシステムが正常であれば、ステップ
209の前後における空燃比補正係数平均値FAFAV
の変化量は前記所定値に以上(kは2%程度)、即ち、
FAFAVI −FAFAV2 ≧にとなるはずである
以上のことよりステップ211において、エバポパージ
システムが正常であると判定された時、即ち、ステップ
209の前後における空燃比補正係数平均値FAFAV
の変化量が所定値に以上である時は、正常であるためス
テップ213に進んで、診断実行済フラグを“1”にし
て、キャニスタ22への大気の導入を活発にするようV
SVC30を開弁し、このルーチンを終了する。
ステップ211において空燃比補正係数平均値FAFA
Vの変化量が所定値kに満たない場合、即ち、FAFA
VI −FAFAV2 < kとなる場合は、エバポパ
ージシステムに故障が発生したと判断し、ステップ21
2に進み、車内のアラーム灯を点灯させたり、診断装置
により警報を鳴らしたりして異常を乗員に通知した後、
ステップ213に進み診断実行済フラグを“1”にして
、VSVC30を開弁し、このルーチンを終了する。
第4図は前記空燃比補正係数FAFの演算ルーチンを示
すものであり、0□センサ13が活性状態の時に実行さ
れる空燃比フィードバック制御ルーチンを示している。
ステップ301では、まず、o2センサ13が活性状態
か否かを判定する。0.センサ13が不活性状態の時(
NO)は空燃比補正係数FAFの値を変更せずにこのル
ーチンを終了する。一方、ステップ301にて02セン
サ13が活性状態にあると判定した時(Yt!S)はス
テップ302に進み、その他のフィードバック条件が成
立しているか否かを判定する。
始動後の燃料増量動作中、暖機増量動作中、パワー増量
中等はいずれもフィードバック条件不成立であり、その
他の場合がフィードバック条件成立である。そして、空
燃比のフィードバック条件が不成立の時(No)は空燃
比補正係数PAFの値を変更せずにこのルーチンを終了
し、フィードバック条件が成立している時(YES)は
ステップ303に進んで空燃比フィードバック補正制御
を実行する。
ステップ303では、空燃比がリーンか否かを判定する
。このリーンか否かの判定は02センサ13の出力値に
より行う。リーンの時(YES)はステップ304にて
最初のリーンか否かを判定、つまりリッチからリーンへ
の変化点か否かを判定する。この結果、最初のリーンで
あれば(YES)ステップ307にてFAF −FAF
 +Aとして所定量(スキップ量)Aを加算し、他方、
最初のリーンでなければ(NO)ステップ306にてF
AF ”FAF + aとして所定量aを加算する。な
お、スキップ量Aはaより充分大きく設定される。即ち
Aaである。
ステップ303でNOとなるリッチであればステップ3
05に進む。ステップ305にて最初のリッチか否かを
判別、つまりリーンからリッチへの変化点か否かを判定
する。この結果、最初のリッチであれば(YES)ステ
ップ30BにてFAF←FAF−Bとして所定量(スキ
ップ量)Bを減算し、他方、最初のリッチでなければ(
NO)ステップ309にてFAF −FAF−bとして
所定量すを減算する。ここでもスキップ量Bはbより充
分大きく設定される。即ちBbである。
つまり、ステップ306.309に示す制御は積分制御
と称されるものであり、また、ステップ307゜308
に示される制御はスキップ制御と称されるものである。
そして、積分制御の時はこのままこのルーチンを終了し
、スキップ制御の時はステップ307およびステップ3
08にて演算された空燃比補正係数FAFを用いて空燃
比補正係数の平均値FAFAVを演算する。この平均値
FAFAVは現在と一回前のスキップ点の平均値を演算
することによって求めればよい、従って、ステップ31
0において、今回のスキップ点における空燃比補正係数
FAFと前回のスキップ点における空燃比補正係数FA
FOとの平均値を演算してこれを空燃比補正係数平均値
PAFAVとする。この後、ステップ311において今
回のスキップ点における空燃比補正係数FAFを前回の
スキップ点における空燃比補正係数FAFOとして保存
する。
以上説明したように、この実施例では、エバポパージシ
ステムの異常診断実行時に、キャニスタの大気開放管2
8を開閉弁VSVc30によって閉じた状態でパージを
実行するため、燃料タンク内にまで吸気管負圧がおよび
、燃料タンク内のベーパが吸気管2に導入される。従っ
て、キャニスタ22内にベーパが無い状態であっても、
随時誤診なくシステムの異常診断を行える。
また、異常診断の実施は吸入空気量の少ないアイドル時
に行うようにしているため、パージベーパの空燃比への
影響が大きく、検出精度が従来に比べ向上する。
なお、パージガス濃度の検出は、前述の実施例では空燃
比補正係数FAFを使用しているが、パージ通路や吸気
通路にHCセンサを設けて検出するようにしても良いも
のであることはいうまでもない。
第5図に本発明にかかる第2実施例による異常診断装置
の燃料蒸気供給手段の構成を示す。
以下、第2実施例による異常診断装置の燃料蒸気供給手
段について説明する。
燃料タンク21からキャニスタ22に至るベーパ捕集管
24には、バイパス管31が設けられており、該バイパ
ス管31の燃料タンク側の分岐点には、電磁弁32が設
けられている。電磁弁32は、ベーパ捕集管24の連通
をバイパス管31側か本管(ベーパ捕集管)24側かの
いずれかに切り換える切換弁であり、通常はバイパス管
31は閉じられ、本管24側にて連通されている。
バイパス管31には燃料タンク21からキャニスタ22
へ燃料蒸気を強制的に供給するためのポンプ33が設け
られている。
異常診断実行の条件がそろうと、前記電磁弁32により
、本管24が閉じられ、バイパス管31が開かれる。ま
た同時に、前記ポンプ33が起動し、燃料タンク21内
の燃料蒸気が、ポンプ33によって吸引され、強制的に
キャニスタ22へ供給される。
異常診断が終了すると、ポンプ33の作動が停止される
と共に、電磁弁32によって再びバイパス管31が閉じ
られ、本管24が開かれる。
本第2実施例において、前記燃料蒸気供給手段以外の構
成、および制御フローは既述の第1実施例とほぼ同一で
あるので説明は省略する。
〔発明の効果〕
本発明のエバポパージシステムの異常診断装置によれば
、キャニスタにベーパが吸着されていない状態であって
も、異常診断条件が成立した時には、燃料蒸気供給手段
によって、キャニスタにベーパを強制的に供給し吸着さ
せ、そのうえで異常の診断を行なう構成となっている。
このため、随時、異常診断の機会を設けることができ、
かつキャニスタにベーパが吸着されていない時にシステ
ムが異常であると誤診することがなくなり、エバポパー
ジシステムの異常状態を正確に、信軌性良く検出するこ
とができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるエバポパージシステムの異常診断
装置の構成概念図、 第2図は本発明のエバポパージシステムの異常診断装置
を搭載した内燃機関の第1実施例の全体構成図、 第3図は本発明によるエバポパージシステムの異常診断
装置の第1実施例による異常診断手順の基本的なフロー
の一例を示すフローチャート、第4図は本発明のエバポ
パージシステムの異常診断装置の第1実施例に用いる空
燃比補正係数の演算フローを示すフローチャート、 第5図は本発明によるエバポパージシステムの異常診断
装置の第2実施例の燃料蒸気供給手段の構成図を示す。 符号の説明 1−・内燃機関 2−・−吸気管 7− 燃料噴射弁 10 −一−− 22−・・・ 24−・ 25 −一一一 26−・ 28−・・ 29−・−・ 30−・− 水温センサ 制御回路 0□センサ 燃料タンク キャニスタ ベーパ捕集管 電気式負圧切換弁(VSVp) パージ通路 大気開放管 分岐管 開閉弁(VSVc) 第1図 出願人  トヨタ自動車株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 機関の燃料タンクに発生する燃料蒸気を、キャニスタの
    吸着材に吸着させ、該キャニスタの吸着材に吸着された
    燃料蒸気を所定運転状態時に吸気管へ導入するエバポパ
    ージシステムの異常診断装置であって、 機関の運転状態が異常診断実行可能な所定運転状態であ
    るか否かを判定する所定運転状態判定手段と、 該所定運転状態判定手段に応動し、異常診断実行可能な
    所定運転状態であるときにキャニスタに燃料蒸気を強制
    的に供給する燃料蒸気供給手段と、該燃料蒸気供給手段
    によりキャニスタに燃料蒸気が供給された後、吸気管へ
    導入される燃料蒸気の濃度を検出する燃料蒸気濃度検出
    手段と、該燃料蒸気濃度検出手段によって検出された燃
    料蒸気濃度が所定値に満たないときに異常が発生したと
    判断する異常判定手段とからなることを特徴とする異常
    診断装置。
JP25575990A 1990-09-25 1990-09-25 エバポパージシステムの異常診断装置 Pending JPH04132868A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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