JPH0742631A

JPH0742631A - パージエア制御システムの自己診断装置

Info

Publication number: JPH0742631A
Application number: JP20450893A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Kadota; 陽一門田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-07-27
Filing date: 1993-07-27
Publication date: 1995-02-10

Abstract

(57)【要約】【目的】パージエア制御システムの自己診断機能部に
おいて、その故障判定の信頼性を向上する。【構成】パージエアを所定期間充満させ、その後一気
にエンジンに供給した時の燃料タンク内圧の変化量ある
いはエンジン空燃比の変化量を、故障判定値と比較する
ことにより判定を行う装置において、上記故障判定値を
燃料タンクへ戻ってくる燃料リターン量により可変とす
るものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車用エンジンの
排気ガス制御関連システムの一つであるパージエア制御
装置に関し、特にその故障検出を集中的に行う機能を内
蔵させた自己診断機能部の制御内容(ロジック)に係るも
のである。

【０００２】

【従来の技術】地球の環境問題がクローズアップされる
中、自動車に対する排気ガス規制は厳しくなっていく傾
向にある。これに伴い、排気ガス制御関連部品(または
システム)が正規に作動しているかどうかをモニター
し、かつチェックする自己診断機能が必要となってく
る。排気ガス制御関連システムのひとつとして、燃料タ
ンクから発生する蒸散ガスの制御を行うパージエア制御
システムが挙げられる。この発明は、上記パージエア制
御システムの故障検出機能を内蔵させたエンジン制御用
コンピュータユニット(ＥＣＵ)の制御内容に関するもの
である。

【０００３】図１はパージエア制御関連システムの全体
構成図を表わしており、１は燃料タンク、２は燃料タン
ク１内の圧力を検出する圧力センサ、３は燃料タンク１
内の蒸散ガス(パージエア)を吸着する活性炭を内蔵する
キャニスタ、Ａは外部(大気)に通じる大気通路４を開閉
するソレノイド、Ｂはエンジン吸気管２０につながるエ
ンジン側通路５を開閉するソレノイド、６は自動車用エ
ンジン、７はエンジン制御コンピュータユニット(ＥＣ
Ｕ)、８はエンジン６に燃料を供給するインジェクタ、
９はＯ₂センサー、１０はクランク軸センサー、１１は
水温センサー、１２は燃圧レギュレータ、１３は燃料ポ
ンプである。

【０００４】まず、図４により燃料タンク内圧力に基づ
くパージ制御システムの故障判定動作について説明す
る。燃料タンク１内にたまった蒸散ガス(パージエア)は
キャニスタ３の中の活性炭に吸着されてゆく。キャニス
タ３の大気通路４はソレノイドＡにより通常は大気開放
となっているが、キャニスタ３内に異常にパージが吸着
された場合のみ、本通路４を通して蒸散ガス(パージエ
ア)をキャニスタ３外に放出する緊急通路の役割を果た
している。ＥＣＵ(エンジン制御コンピュータユニット)
７はエンジン等に取り付けられた各種センサーからの情
報をモニターし、パージエアがキャニスタ３に吸着され
る運転状態であると認識すれば、パージチェックモード
と判断して(時刻Ｔ₀)、ソレノイドＡ,ＢをＯＦＦするこ
とにより、キャニスタ３の大気通路４とエンジン通路５
を閉とし、パージ通路を密閉状態とする。これにより、
燃料タンク１内のパージエアは逃げ場がなくなり燃料タ
ンク１内はパージエアで充満して、燃料タンク１内の圧
力が上昇する。この状態が所定期間継続後、時刻Ｔ₁(燃
料タンク内圧力はＰ₀に上昇)に達した時点で、ソレノイ
ドＢをＯＮさせ、キャニスタ３内に充満したパージエア
を所定の期間(時刻Ｔ₂まで)エンジン吸気管２０に放出
し、これに伴って燃料タンク１の内圧はＰ₁まで下がっ
てくる。その後、ソレノイドＢをＯＦＦさせて再度パー
ジ通路を閉鎖し、燃料タンク内圧が所定圧力(ΔＰ₂)を
越えるまでの時間(ｔ_m)を計測する。ここで、パージ制
御システムが正常な場合には、図４の燃料タンク圧曲線
(実線)で示されるように上記時間ｔ_mはｔ_m＝ｔ₂となる
が、例えば燃料タンク１からエンジン６までのパージ通
路の一部又はソレノイドＡ,Ｂが損傷してパージエアが
リークしているような場合には、図４の点線の燃料タン
ク圧曲線で示されるように所定圧力(ΔＰ₂)を越える時
間がｔ_m＝ｔ₁(＞ｔ₂)となり燃料タンク内圧力の上昇に
時間がかかることになる。以上のようにして、圧力上昇
時間(ｔ_m)の長短によりパージエア制御システムの故障
を判定することができる。

【０００５】次に、図５によりエンジンの空燃比(Ａ／
Ｆ)変化によるパージエア制御システムの故障判定動作
について説明する。ＥＣＵ(エンジン制御コンピュータ
ユニット)７はクランク軸センサー１０によりエンジン
の回転速度を、水温センサー１１によりエンジンの暖機
状態をそれぞれ検出し、エンジン６の運転状態を判定す
る。そして、エンジン運転状態が暖機完了でかつＯ₂フ
ィードバック制御可能なモードであれば、パージエア制
御システムのチェックモードと判定し(時刻Ｔ₁₀)、ソレ
ノイドＡ,ＢをＯＦＦすることによりキャニスタ３の大
気通路４とエンジン通路５を閉とし、パージ通路を密閉
状態とする。これにより、パージエアは逃げ場がなくな
り燃料タンク１内はパージエアで充満する。この密閉状
態を所定期間後の時刻Ｔ₁₁まで継続させた後、ソレノイ
ドＢをＯＮさせ、キャニスタ３内に充満したパージエア
を一気にエンジン吸気管２０に放出する。一方、当チェ
ックモード中はＯ₂フィードバック制御継続中であり、
図５に示すようにＯ₂フィードバック補正量(Ｋ_FB)はＯ₂
センサー出力が反転するように(空燃比Ａ／Ｆ＝１４.７
となるように)動作し、この値をもとにインジェクタ８
への指令信号幅を補正してエンジンへの供給燃料を制御
する。ここで、時刻Ｔ₁₀〜Ｔ₁₁のパージカット期間にお
いて、Ｏ₂センサー出力がリーンからリッチに反転した
ときのＫ_FBを(Ｋ_FBU1,Ｋ_FBU2,…)、逆にリッチからリー
ンに反転したときのＫ_FBを(Ｋ_FBL1,Ｋ_FBL2,…)とし、下
記の式(1)に従ってパージカット期間中の平均Ｏ₂フィー
ドバック補正量(Ｋ_FBM)を算出する。Ｋ_FBM＝(Ｋ_FBU1＋Ｋ_FBL1)／２＋(Ｋ_FBU2＋Ｋ_FBL2)／２＋…… 式(1) その後、時刻Ｔ₁₁からパージエアをエンジン側に所定期
間供給した後、時刻Ｔ₁₂におけるＫ_FB(Ｋ_FB12)を測定
し、上記Ｋ_FBMとの偏差(ΔＫ_FB)を演算する。 ΔＫ_FB＝Ｋ_FBM−Ｋ_FB12 式(2) パージエア制御システムが正常に動作している場合に
は、時刻Ｔ₁₀〜Ｔ₁₁でキャニスタ３内に充満したパージ
エア(リッチの混合気)は、時刻Ｔ₁₁以降にエンジン６に
供給されることになり、この排気ガスをＯ₂センサー９
が検出してＯ₂フィードバックにより空燃比Ａ／Ｆ＝１
４.７に制御しようとするため、Ｏ₂フィードバック補正
量Ｋ_FBは小さくなり(リーン化補正)、上記式(2)による
ΔＫ_FBは大きい値となる。ここで、例えば燃料タンク１
からエンジン吸気管２０までのパージ通路の一部が損傷
したりソレノイドＡ,Ｂが機能しなくてパージエアがリ
ークしているような場合には、時刻Ｔ₁₀〜Ｔ₁₁内におい
てキャニスタ３にリッチ混合気が充満しないため、時刻
Ｔ₁₁以降でソレノイドＢをＯＮさせても、エンジンへの
供給空燃比Ａ／Ｆはリッチとならず、その結果としてＯ
₂フィードバック係数によるリーン化補正が行われず、
パージエア制御システムの正常時の場合と比較して上記
偏差ΔＫ_FBが小さい値となる。なお、図５においてパー
ジ制御システムが正常状態の場合は、Ｏ₂センサ出力及
びＯ₂フィードバック補正量曲線は実線のようになり、
故障の場合は点線のようになる。以上のようにＯ₂フィ
ードバック補正量の偏差(ΔＫ_FB)をモニターすることに
よりパージエア制御システムの故障を判定することがで
きる。

【０００６】従来の自動車用エンジンに装着されている
パージエア制御システムに関する故障診断は、上記にお
いて説明したように、パージチェックモードに入れば、
まず所定時間強制的にパージエアをキャニスタ３に充満
させ、その後一気にエンジンに供給したときの燃料タン
ク内の圧力変化をモニターするか、または燃料制御に使
用するＯ₂フィードバック補正量の変化が所定値以上で
あるか又は以下であるかにより判断していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のパージエア制御
システムの故障判定動作においては、チェックモード開
始後、パージエアをキャニスタ３に充満させる期間(図
４のＴ₀〜Ｔ₁期間、または図５のＴ₁₀〜Ｔ₁₁期間)での
パージエア充満量は、エンジンの運転状態によって異な
ってくる。当該システムではパージエア量を直接計測し
ているわけではないため、ＥＣＵ７は、エンジン制御に
使用するためにエンジン各部に装着されたセンサー情報
から、エンジン状態を認識し、上記期間内パージエアを
カットし、パージエアが十分キャニスタに充満できたも
のとして、それぞれ故障判定を実施している。ここで、
図６はパージエア制御システムの故障判定時の燃料リタ
ーン量の影響を示したものであり、図に示す正常時Ｘは
キャニスタ３へのパージエア吸着量が十分行われている
場合の燃料タンク内圧及びＯ₂フィードバック補正量(Δ
Ｋ_FB)の動きを示している。しかしながら、燃料タンク
１への燃料リターン量が少なくかつ燃料温度の上昇が小
さいためにパージエア発生量が少ない場合には、パージ
通路を遮断しても燃料タンク１内の圧力上昇は小さくな
り、またその後たまったパージエアをエンジンに供給し
てもパージエア濃度が低いため、空燃比(Ａ／Ｆ)への影
響は少なくなり、図６の正常時Ｙに示すような動きを示
す。その結果、正常時Ｙの場合、燃料タンク内圧及びＯ
₂フィードバック補正量は、正常時Ｘの場合に比べて故
障時Ｚ(図中点線)の場合の動きに近くなり、チェックモ
ード中の燃料タンク内圧の上昇、及びＯ₂フィードバッ
ク補正量の変化量が小さくなり故障測定値の設定が困難
な場合がある。更に、検出系の誤差又はその他の要因
で、燃料タンク内圧またはＯ₂フィードバック補正量に
変化があれば、最悪故障判定を誤判定してしまう可能性
がある。

【０００８】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、パージエア制御システムの自己
診断機能における故障判定の信頼性を向上することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係るパージエ
ア制御システムの自己診断装置は、燃料タンク内の燃料
蒸散ガスを吸着剤に吸着捕集させて、パージ通路に設け
られた制御弁を開閉することによりエンジン吸気側に供
給するパージエア処理装置を備え、制御弁の開閉による
燃料タンク内圧力又はエンジンの空燃比の変化量と、故
障判定値とを比較することにより、上記パージエア処理
手段の異常を検出する自己診断装置において、パージエ
ア発生量が燃料タンクへ戻ってくる燃料リターン量と相
関関係があることを利用し、燃料リターン量からキャニ
スタのパージエア充満量を予測して、その結果により上
記故障判定値を可変とするものである。

【００１０】

【作用】この発明におけるパージエア制御システムの自
己診断装置によれば、燃料タンクのパージエア発生量が
予測できるので、パージエア制御システムの任意の劣化
度に対して対応できる故障判定値を決めることができ、
自己診断機能部の故障検出精度及び判定結果に対する信
頼性が向上する。

【００１１】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。まず、図１によりパージエア制御に関連するシス
テムの全体構成を説明する。１は燃料タンクであり、そ
の内部には燃料タンク１内の圧力を検出するための圧力
センサ２が設けられている。また、燃料タンク１内で発
生した燃料(ガソリン)の蒸散ガス(パージエア)はパージ
通路を介してキャニスタ３に通じ、キャニスタ内蔵の活
性炭に吸着される。Ａはキャニスタ３と外部(大気)との
大気通路４を開閉するためのソレノイド、Ｂはキャニス
タ３とエンジン吸気管２０との間に位置しキャニスタ３
に吸着された蒸散ガス(パージエア)をエンジンに供給す
るためのソレノイドである。６は一般の自動車用エンジ
ンであり、エンジン６はエンジン制御コンピュータユニ
ット(ＥＣＵ)により集中的に各種制御される。Ｏ₂セン
サー９はエンジン６の排気管２１に装着され、排気ガス
が最も浄化される空燃比(エンジンの吸入空気量とエン
ジンの供給燃料の重量比；１４.７)を検出する役割を果
たし、本情報に従いＥＣＵ７はエンジン６のインテーク
マニホールド各気筒毎に取り付けられたインジェクタ８
に制御信号を出力し、エンジン６に対して燃料を供給す
る。１０はクランク軸センサであり、エンジン６のクラ
ンク軸に取り付けられ、クランク軸所定角度毎に信号を
出力するセンサーである。また、１３は燃料タンク１内
に取り付けられ燃料をエンジン６に供給するための燃料
ポンプ、１２は燃料を供給するインジェクタ８への燃料
供給圧力を所定値に保つための燃圧レギュレータであ
る。

【００１２】次に、パージエア充満量と燃料リターン量
の関係を説明する。パージエアは燃料タンク１内の燃料
の蒸散ガスであり、燃料の温度が高ければ燃料が蒸散し
やすくなり、蒸散ガスは当然多く発生することになる。
燃料の温度は、エンジン６が長時間停止している状態で
は外気温度と同一であるが、エンジン運転中は熱源であ
るエンジン６の影響で上昇してくる。燃料タンク１から
エンジン６に送られた燃料は、インジェクタ８によりエ
ンジンの燃焼に必要な燃料量をエンジン６に供給した
後、また燃料タンク１に戻ってくる。この燃料がエンジ
ン６での熱の授受を十分行って戻ってくると仮定すれ
ば、燃料タンク１内の燃料上昇温度は、前記エンジン６
から戻ってくる燃料の量(燃料リターン量)と比例関係と
なる。実際には燃料通路途中での冷却、エンジンの温度
等の影響を受け、両者の関係は完全な比例関係ではなく
正の相関関係になる。

【００１３】次に、燃料リターン量の算出原理について
説明する。図１における燃料タンク１の燃料は、燃料ポ
ンプ１３によりエンジン６へ順次送り込まれる。燃料ポ
ンプ１３は通常等速で駆動され、単位時間当たり一定量
の燃料を吐出している。燃料ポンプ１３から送出された
燃料は、インジェクタ８により必要量がエンジン６へ供
給され、残りが燃料ポンプ１３にリターン燃料として戻
ってくる。また、この燃料供給ラインは燃圧レギュレー
タ１２により、予め設定された圧力に制御され、前記設
定圧力を越えた燃料が燃圧レギュレータ１２を通過して
燃料タンク１に戻る。従って、燃料リターン量は下記の
式によって算出されることになる。Ｑ_R＝Ｑ_P−Ｑ_ING 式(3) Ｑ_R；燃料リターン量Ｑ_P；燃料ポンプ吐出量Ｑ_ING；インジェクタによりエンジンへ供給される燃料
量

【００１４】次に、本実施例の制御内容を図２〜図３に
従って説明する。なお、下記に示す処理はＥＣＵ７(エ
ンジン制御コンピュータユニット)の内部のインジェク
タ駆動時に実行されるものである。まず、図２のフロー
チャートの処理301において、エンジン６の運転状態に
応じた必要最適燃料量が予め決められた手法により算出
され、燃料量を供給するためのインジェクタ駆動時間を
演算する。そして、処理302において、この駆動時間を
電気信号としてインジェクタ８に出力し、処理303に
て、今回の出力信号に相当する燃料量(Ｑ_n)を逆算し、
処理304でこれを積算してエンジンへの供給燃料総和(Σ
Ｑ_n)を演算する。ここで、インジェクタ８の燃料吐出量
は、図３(ａ)に示すように、図２の処理302で出力され
たインジェクタ８への駆動パルス(ＥＣＵからの制御信
号)と比例関係にあるため、インジェクタ８への制御信
号を出力する毎にその値を積算することによりエンジン
へ供給された総燃料量は容易に算出できることになる。
次に、図２の処理305，306において、図３(ｂ)の所定期
間(ｔ_m時間)ごと(時刻；Ｔ₁,Ｔ₂,…)に、前記式(3)に従
って燃料タンク１への燃料リターン量を算出する。即
ち、時刻Ｔ_nの燃料リターン量をＱ_Rnとすれば、本値Ｑ
_RnはＱ_P(燃料ポンプが時間ｔ_m間に吐出する燃料量)から
ΣＱ_n(時間ｔ_m間にインジェクタからエンジンに供給さ
れた燃料量)を減算することにより算出される。そし
て、図３(ｂ)に示すように、時間ｔ_m毎に燃料リターン
量Ｑ_Rnが更新されて行く。同時にΣＱ_nの値をクリア(ゼ
ロ)することにより(処理307)、時間ｔ_m後の次回の演算
に備える。最後に、処理306で算出された燃料リターン
量Ｑ_Rnに応じて、パージエア制御システムの故障判定値
(燃料タンク内圧力による場合は図４のΔＰ₂の値、Ｏ₂
フィードバック補正による場合はΔＫ_FBの値)を、図５
の故障判定値曲線Ｌ₁に従って算出する。

【００１５】図３(ｃ)において、Ｌ₂は従来システムの
故障判定値曲線を示し、Ｌ₁は本実施例による故障判定
値曲線を示す。従来システムでは、Ｌ₄に示されるパー
ジエア制御システムが完全に故障した場合には故障検出
は確実に可能であるが、Ｌ₃に示すような劣化パージエ
ア制御システム搭載のエンジンの場合においては、運転
状態(燃料リターン量)によって故障判定する場合としな
い場合とがある。即ち、それほど劣化が進んでいなくて
故障と判定しなくてよいシステムに対しても、誤って故
障判定してしまう可能性がある。これに対し、本実施例
では全運転領域にわたり、ある決められた劣化度合い以
上のシステムに対してのみ確実に故障判定ができること
になる。

【００１６】また、上記実施例においては燃料リターン
量の検出を新たなセンサを追加せずにエンジン制御で使
用するインジェクタの駆動時間により算出しており、コ
ストパフォーマンス良くこれを実現している。なお、流
量センサー等を設置して燃料リターン量を直接求めるよ
うにしても良いし、燃料タンク内の温度・圧力を測定す
ることによりパージエア発生予測量を求めても良い。

【００１７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば全運転
領域においてほぼ同一の故障判定マージン(正常システ
ムでの最悪値及び故障品での最良値と故障判定値との
差)が得られるため、故障検出精度及び判定結果に対す
る信頼性が向上する。従って、パージエア制御システム
の任意の劣化度合いのものの検出も可能となる。また、
ある運転状態での故障検出マージンは全運転領域で確保
されるため、故障判定値の設定が容易に行え、開発工数
を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】パージエア制御に関連するシステムの全体を示
す構成図である。

【図２】この発明の実施例によるパージエア制御システ
ムの故障判定値を求めるフローチャート図である。

【図３】上記実施例の故障判定における動作説明図であ
る。

【図４】燃料タンク内圧によるパージエア制御システム
の故障判定動作図である。

【図５】エンジンＡ／Ｆ変化によるパージエア制御シス
テムの故障判定動作図である。

【図６】燃料リターン量による故障判定動作に及ぼす影
響を示す図である。

【符号の説明】

１燃料タンク２圧力センサ３キャニスタ４パージエアの大気通路５パージエアのエンジン通路６エンジン７ＥＣＵ８インジェクタ９Ｏ₂センサー 10 クランク角センサー 11 水温センサー 12 燃圧レギュレータ 13 燃料ポンプ 20 エンジン吸気管 21 エンジン排気管ＡソレノイドＢソレノイド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料タンク内の燃料蒸散ガスを吸着剤に
吸着捕集させ、上記吸着剤に吸着された燃料をパージ通
路に設けられた制御弁を開閉することによりエンジン吸
気側に供給するパージエア処理手段を有し、上記制御弁
の開閉による燃料タンク内圧力又はエンジンの空燃比の
変化量と、故障判定値とを比較することにより、上記パ
ージエア処理手段の異常を検出する自己診断装置におい
て、上記蒸散ガス発生量を推測し、本推測値により上記
故障判定値を可変とすることを特徴とするパージエア制
御システムの自己診断装置。
【請求項２】上記故障判定値を、燃料タンクからエン
ジンに送られ再度燃料タンクに戻ってくる燃料リターン
量により可変とすることを特徴とする請求項１記載のパ
ージエア制御システムの自己診断装置。