JPH04265457A - 蒸発燃料処理装置の故障診断装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用内燃機関にお
ける蒸発燃料処理装置の故障診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用内燃機関においては、大気汚染
防止の観点から、燃料タンクにて発生した蒸発燃料を導
いて活性炭を内蔵したキャニスタに吸着させ、所定の機
関運転条件でキャニスタに新気を導入しつつ吸着されて
いる蒸発燃料を離脱（パージ）させて、蒸発燃料を含ん
だ空気（パージエア）を吸気マニホールドに供給し、機
関に吸入させて燃焼させる蒸発燃料処理装置を設けてい
る。

【０００３】かかる蒸発燃料処理装置の故障は、速やか
に発見できるようにしなければならない。しかし、蒸発
燃料処理装置の故障により運転性不具合を起こしたとし
ても、運転性不具合を起こす原因としては、点火系（点
火プラグ，パワートランジスタ，ハイテンションコード
等）、燃料系（燃料噴射弁，プレッシャレギュレータ等
）、エア系（吸気管等）と多岐にわたっており、これら
の不具合候補から、蒸発燃料処理装置が故障しているこ
とを識別することは、極めて困難である。

【０００４】例えば、点火系が正常か否かは、点火プラ
グを外し、プラグアース部を機関本体でアースを取り、
実際に火花が飛ぶかを目視する。また、燃料系のうち燃
料噴射弁が正常か否かは、各気筒毎に設けられる燃料噴
射弁を１気筒ずつ燃料噴射を停止させて、そのときの機
関回転数の変化を見ることによって判定し、これにより
不具合を生じた燃料噴射弁を絞り込むことができる。

【０００５】しかし、蒸発燃料処理装置を含め、これら
以外の不具合については、ベテランサービスマンの経験
と勘によって見つける他になく、不具合を発見するには
多大な工数と時間が費やされ、ユーザーにとっては高い
修理費を支払わなければならなかった。そこで、蒸発燃
料処理装置の故障診断装置として、実開平２−２６７５
４号公報に示されているように、キャニスタから機関吸
気系へのパージ通路に通気状態検出手段を設け、所定の
パージ条件において通気状態を検出することにより、故
障の有無を判定するようにしたものが提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報に記載の装置では、通気状態検出手段として、圧力セ
ンサあるいは流量計等を追加して設ける必要があり、コ
ストアップと重量増につながるという問題点があった。 本発明は、このような従来の問題点に鑑み、センサ類を
追加することなく、蒸発燃料処理装置の故障の有無を的
確に診断できるようにすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、図
１に示すように、下記Ａ〜Ｃの手段を設けて、蒸発燃料
処理装置の故障診断装置を構成する。 Ａ．機関吸気系への蒸発燃料の供給を強制的にオンオフ
制御する強制制御手段 Ｂ．該強制制御手段による蒸発燃料供給時及び供給停止
時における空燃比をそれぞれ検出する空燃比検出手段Ｃ
．該空燃比検出手段により検出された空燃比の差を演算
して所定値と比較し、その結果に基づいて故障の有無を
判定する故障判定手段

【０００８】

【作用】上記の構成においては、強制制御手段Ａにより
蒸発燃料の供給を強制的に停止して、この状態で空燃比
検出手段Ｂにより空燃比を検出する。また、強制制御手
段Ａにより蒸発燃料の供給を強制的に行わせ、この状態
で空燃比検出手段Ｂにより空燃比を検出する。そして、
故障判定手段Ｃにより、検出された空燃比の差を求め、
この差を所定値と比較して、判定を行う。すなわち、正
常であれば蒸発燃料の供給により空燃比が変化するはず
であるから、空燃比の差がほとんどないときは故障と判
定するのである。

【０００９】

【実施例】以下に本発明の一実施例を説明する。図２は
自動車用内燃機関のシステム図を示している。機関１は
例えば４気筒機関であり、エアクリーナ２からの空気は
、図示しないアクセルペダルに連動するスロットル弁３
の制御を受けた後、吸気マニホールド４を介して、吸入
される。また、吸気マニホールド４のブランチ部に各気
筒ごとに燃料噴射弁５が設けられ、燃料が噴射される。 空気と燃料との混合気は機関１の各燃焼室内で点火され
て燃焼する。排気は排気マニホールド６を介して排出さ
れ、三元触媒７によりＨＣ，ＣＯ，ＮＯＸ　成分が浄化
される。

【００１０】前記燃料噴射弁５は、電磁コイルに通電さ
れて開弁し通電停止されて閉弁する電磁式燃料噴射弁で
あって、コントロールユニット１０からの駆動パルス信
号により通電されて開弁し、図示しない燃料ポンプによ
り圧送されプレッシャレギュレータにより所定の圧力に
調整された燃料を噴射する。コントロールユニット１０
には燃料噴射の制御のため各種のセンサから信号が入力
されている。

【００１１】前記各種のセンサとしては、スロットル弁
３の上流に熱線式エアフローメータ１１が設けられ、吸
入空気流量Ｑを検出する。また、機関１にクランク角セ
ンサ１２が設けられ、クランク角１〜２°ごとの単位信
号とクランク角　１８０°ごとの基準信号とを出力する
。ここで、基準信号の周期等より機関回転数Ｎを算出可
能である。

【００１２】また、機関１のウォータジャケットに臨ま
せてサーミスタ式の水温センサ１３が設けられ、機関冷
却水温Ｔｗを検出する。また、スロットル弁３にポテン
ショメータ式のスロットルセンサ１４が設けられ、スロ
ットル弁開度ＴＶＯを検出する。さらに、排気マニホー
ルド６の集合部に酸素センサ１５が設けられ、排気中の
酸素濃度より空燃比のリッチ・リーンを検出する。

【００１３】ここにおいて、コントロールユニット１０
は、内蔵のマイクロコンピュータにより、吸入空気流量
Ｑと機関回転数Ｎとから基本燃料噴射量Ｔｐ＝Ｋ×Ｑ／
Ｎ（Ｋは定数）を演算し、これに各種の補正を加えて最
終的な燃料噴射量Ｔｉ＝Ｔｐ×ＣＯＥＦ×α＋Ｔｓ（Ｃ
ＯＥＦは水温補正・加速補正を含む各種補正係数、αは
空燃比のリッチ・リーンに応じて比例積分制御により設
定される空燃比フィードバック補正係数、Ｔｓはバッテ
リ電圧依存の電圧補正分）を演算し、各気筒の燃料噴射
弁５に対し点火順序に従った所定のタイミングでＴｉの
パルス幅をもつ駆動パルス信号を出力することにより、
燃料噴射を行わせる。

【００１４】また、燃料タンク２０にて発生した蒸発燃
料を機関１の吸気マニホールド４ヘ供給して処理するた
めに、蒸発燃料処理装置が装備されており、以下に説明
する。蒸発燃料処理装置の本体をなすキャニスタ２１は
、蒸発燃料を吸着するための活性炭２２を内蔵しており
、燃料タンク２０にて機関停止時等に発生した蒸発燃料
が導入通路２３より導かれて吸着される。

【００１５】このキャニスタ２１の上部にはダイアフラ
ム式のパージ制御弁２４が設けられ、パージ制御弁２４
からのパージ通路２５は吸気マニホールド４に接続され
ている。 パージ制御弁２４の負圧作動室２４ａには、スロットル
弁３近傍、詳しくはスロットル弁３全閉時にその上流側
に位置しスロットル弁３が開くとその下流側に位置する
スロットル負圧取出口２６より、負圧通路２７を介して
、スロットル負圧が導かれるようになっている。

【００１６】従って、スロットル負圧の作用でパージ制
御弁２４が開弁すると、キャニスタ２１の底面のエアフ
ィルタ２８より導入された新気により、吸着されている
蒸発燃料が活性炭２２よりパージされ、この蒸発燃料を
含んだパージエアがパージ通路２５より吸気マニホール
ド４内に吸入され、各気筒の燃焼室で燃焼処理される。 但し、アイドル運転時は、スロットル弁３が全閉となり
、スロットル負圧が大気圧となるため、パージ制御弁２
４が閉弁し、蒸発燃料の供給が停止される。これは、ア
イドル運転時のように吸入空気量の少ないときに多量の
パージエアを燃焼室へ導入すると、エンジン不調の原因
となるためである。

【００１７】また、負圧通路２７の途中には常開の電磁
弁２９が介装されており、この電磁弁２９はコントロー
ルユニット１０からのＯＮ信号で閉弁し、該閉弁状態で
パージ制御弁２４の負圧作動室２４ａ側を大気に開放す
ることにより、パージ制御弁２４を強制的に閉弁させて
蒸発燃料の供給を停止させることができるようになって
いる。次に、コントロールユニット１０により実行され
る故障診断ルーチンについて、図３のフローチャートに
より説明する。

【００１８】本故障診断ルーチンでは、先ず所定の順序
で１気筒ずつ燃料噴射弁による燃料噴射を停止させて機
関回転数の変化を観察するパワーバランステストを行っ
て、各気筒の燃料制御系の故障を診断し、全て正常と診
断された後に、蒸発燃料処理装置の故障を診断する。ス
テップ１（図にはＳ１と記してある。以下同様）では、
パワーバランステストを行う気筒番号＃を１に初期設定
する。

【００１９】ステップ２では、クランク角センサ１２か
らの信号に基づいて機関回転数Ｎを算出し、これをＮ１
　として記憶する。ステップ３では、気筒番号＃の気筒
の燃料噴射弁５による燃料噴射を停止させる。ステップ
４では、クランク角センサ１２からの信号に基づいてそ
のときの機関回転数Ｎを算出し、これをＮ２　として記
憶する。

【００２０】ステップ５では、ステップ３で燃料噴射を
停止させた気筒番号＃の気筒の燃料噴射弁５の燃料噴射
を再開させる。ステップ６では、ステップ２と４とで記
憶された機関回転数Ｎ１　とＮ２　との差差（Ｎ１　−
Ｎ２　）を演算し、これが所定値Ｎ０　以上か否かを判
定する。Ｎ１　−Ｎ２　≧Ｎ０　のときは、正常である
が、Ｎ１　−Ｎ２　＜Ｎ０　のときは、ステップ７へ進
んでその気筒の燃料制御系の異常と判定する。

【００２１】正常時は、ステップ８へ進んで、全気筒の
パワーバランステストが終了した（気筒番号＃＝４）か
否かを判定し、Ｎ≠４のときは、ステップ９で気筒番号
＃を１アップした後、ステップ２へ戻り、その気筒につ
いてのパワーバランステストを実行する。全気筒のパワ
ーバランステストが終了し、全て正常である場合は、蒸
発燃料処理装置の故障診断のため、ステップ１０以降へ
進む。

【００２２】ステップ１０では、基本燃料噴射量Ｔｐを
一定にする。ステップ１１では、電磁弁２９をＯＮにし
て閉弁させる。すなわち、負圧通路２７を遮断し、かつ
パージ制御弁２４の負圧作動室２４ａ側を大気に開放す
ることにより、パージ制御弁２４を強制的に閉弁させて
、蒸発燃料の供給を停止させる。従って、機関１に供給
される燃料は、燃料噴射分のみとなる。

【００２３】このとき、空燃比フィードバック制御機能
を有する電子制御燃料噴射システムにおいては、空燃比
が常に理論空燃比となるように、酸素センサ１５からの
リッチ・リーン信号に基づいて比例積分制御により空燃
比フィードバック補正係数αが設定されるから、この空
燃比フィードバック補正係数αの値を読取ることにより
、蒸発燃料の供給停止時のベース空燃比を知ることがで
きる。

【００２４】そこで、ステップ１２では、このときの空
燃比フィードバック補正係数αの値を読込んで、α１　
として記憶する。ステップ１３では、電磁弁２９をＯＦ
Ｆにして開弁させる。すなわち、負圧通路２７を連通さ
せて、パージ制御弁２４の負圧作動室２４ａにスロット
ル負圧を導くことにより、パージ制御弁２４を開弁させ
て、蒸発燃料の供給を行わせる。従って、機関１に供給
される燃料は、燃料噴射分＋蒸発燃料分となる。尚、ア
イドル運転時は蒸発燃料の供給が行われないので、本ル
ーチンは、アイドル運転時以外の運転条件で実行するこ
とを前提とする。

【００２５】このときも、空燃比が理論空燃比となるよ
うに、酸素センサ１５からのリッチ・リーン信号に基づ
いて比例積分制御により空燃比フィードバック補正係数
αが設定されるから、この空燃比フィードバック補正係
数αの値を読取ることにより、蒸発燃料の供給時のベー
ス空燃比を知ることができる。そこで、ステップ１４で
は、このときの空燃比フィードバック補正係数αの値を
読込んで、α２　として記憶する。

【００２６】正常であれば、蒸発燃料の供給停止時は燃
料噴射分のみであるのに対し、蒸発燃料の供給時は、燃
料噴射分に蒸発燃料分が加算されるため、ベース空燃比
が比較的リッチ側となり、これを補正すべく、空燃比フ
ィードバック補正係数α２　がα１　に較べて小さな値
となる。従って、ステップ１５では、蒸発燃料の供給停
止時の空燃比フィードバック補正係数α１　と供給時の
空燃比フィードバック補正係数α２　との差（α１　−
α２　）を演算し、これが所定値α０　以上か否かを判
定する。

【００２７】α１　−α２　≧α０　のときは、正常で
あるが、α１　−α２　＜α０　であるときは、キャニ
スタ２１から蒸発燃料が正常に吸気マニホールド４に供
給されていないことになり、ステップ１６へ進んで蒸発
燃料処理装置の異常と判定する。正常時は、ステップ１
７へ進んで本ルーチンを終了する。ここで、ステップ１
１，１３の部分が電磁弁２９と共に強制制御手段に相当
し、ステップ１２，１４の部分が酸素センサ１５と共に
空燃比検出手段に相当し、ステップ１５の部分が故障判
定手段に相当する。

【００２８】上記の故障診断機能は、車載のコントロー
ルユニット１０にいわゆるオンボードとして持たせたも
のとして説明したが、オフボードとしてもよい。すなわ
ち、図４に示すように、車載のコントロールユニット１
０に対し、専用のコネクタ３０によって、上記の故障診
断機能を有する外部診断器（オフボード診断器）３１を
接続し、外部から診断を行ってもよい。

【００２９】この場合、外部診断器３１には、マイクロ
コンピュータを内蔵する診断器本体３２の他、キーボー
ド等の入力機器３３及びディスプレイ・プリンタ等の表
示機器３４を備えるものとするとよい。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、蒸
発燃料の供給時と供給停止時との空燃比を比較すること
によって、蒸発燃料処理装置の故障の有無を的確に診断
できる。このため、サービスマンは、運転性不具合にお
いて、その原因が蒸発燃料処理装置によるものか、ある
いはその他の原因によるものなのかを、知識と経験なし
に極めて簡単にかつ短時間の間に確認することができる
。従って、診断時間の短縮によりサービスマンはより効
率的に仕事ができると共に、車両ユーザーに対しては修
理費の負担を軽減させることができる。

【００３１】また、センサ類を追加することなく、故障
診断を実施でき、コストアップや重量増を招かないとい
う効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の構成を示す機能ブロック図

【図２
】　　本発明の一実施例を示すシステム図

【図３】　　
故障診断ルーチンのフローチャート

【図４】　　本発明
の他の実施例を示すシステム図

【符号の説明】

１　　機関 ３　　スロットル弁 ４　　吸気マニホールド ５　　燃料噴射弁 ６　　排気マニホールド １０　　コントロールユニット １５　　酸素センサ ２０　　燃料タンク ２１　　キャニスタ ２４　　パージ制御弁 ２５　　パージ通路 ２７　　負圧通路 ２９　　電磁弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料タンクにて発生した蒸発燃料を導いて
   吸着するキャニスタを有し、該キャニスタに吸着した蒸
   発燃料を機関吸気系ヘ供給する蒸発燃料処理装置の故障
   診断装置であって、機関吸気系への蒸発燃料の供給を強
   制的にオンオフ制御する強制制御手段と、該強制制御手
   段による蒸発燃料供給時及び供給停止時における空燃比
   をそれぞれ検出する空燃比検出手段と、該空燃比検出手
   段により検出された空燃比の差を演算して所定値と比較
   し、その結果に基づいて故障の有無を判定する故障判定
   手段と、を備えることを特徴とする蒸発燃料処理装置の
   故障診断装置。