JP3542659B2

JP3542659B2 - 燃料蒸発ガス漏れ検出装置

Info

Publication number: JP3542659B2
Application number: JP07040895A
Authority: JP
Inventors: イークックジョン; ディーペリーポール
Original assignee: Siemens Canada Ltd
Current assignee: Siemens Canada Ltd
Priority date: 1994-03-04
Filing date: 1995-03-06
Publication date: 2004-07-14
Anticipated expiration: 2019-07-14
Also published as: EP0670423A1; DE69500290T2; DE69500290D1; JPH07294368A; EP0670423B1; US5390645A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は広範には、自動車において揮発性の燃料蒸気の放出を監視するために用いられる蒸発ガス監視装置に関する。詳細には本発明は、燃料タンクを含む系の部分の中に、およびタンクの頭部空間からの揮発性燃料蒸気を収集するキャニスタの中に漏れが存在するか否かを測定するための車載診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
いくつかの点において本発明は共に譲渡された米国特許第５１４６９０２号公報の発明の改善である。この一般的な分野に関する付加的な共に譲渡された複数個の特許出願があり、米国特許庁へのそれらの係属により知られている。
【０００３】
【発明の背景および要旨】
現在の自動車における代表的な蒸発放出監視装置は、燃料タンクの中で発生された揮発性の燃料蒸気を収集する蒸気収集キャニスタを含む。パージの作動中は、キャニスタは、エンジン管理コンピュータにより作動されるキャニスタパージソレイノイドバルブを含むキャニスタパージ装置を用いて、エンジン吸気マニホルドに対してパージングを行うようにされる。キャニスタパージ弁は、キャニスタからこのバルブを通ってエンジンの中へ蒸気を引き込むように吸気マニホルド真空を作動させるコンピュータにより決定される量だけ開かれる。
【０００４】
米国の政府の規則は、ガソリンのような揮発性の燃料により付勢される特定の未来の自動車は、燃料タンクとキャニスタを含む装置の一部に漏れが存在するか否かを測定するための車載診断機能を備えた蒸発放出監視装置を有することを要求する。この要求に対して提案された解決手段の１つが、キャニスタ通気孔の中にノーマルオープン形のソレノイド弁を接続し、さらに診断テストを実施すべき時はソレノイドを付勢することである。所定の真空が、タンクの上部空間とキャニスタを含む装置の部分へ引き入れられる。この場合、キャニスタとタンク上部空間は、キャニスタの通気孔が閉成されているため通気されず、そのため所定の時間にわたる漏れにもとづく真空の何等かの損失が予想される。真空の損失は燃料タンクに取り付けられているトランスジューサにより検出される。代表的な燃料タンクの構造に起因して、引き出し得る真空の大きさに制限が課せられる。真空が大きすぎると変形が引き起こされてしまい、測定の意味がなくなってしまう。この問題点を回避する目的で、著しく高価な真空トランスジューサが必要とされる。代表的な自動車は、吸気マニホルドの真空を吸引する内燃エンジンにより駆動されるため、この種の真空は診断テストの実施のために用いられる。しかしこのことは通常は、テストを実施するためにエンジンが作動中であることを、必要とする。
【０００５】
共に譲渡された米国特許第５１９１８７０号公報に開示された本発明の課題は、コストの著しく低い漏れ検出のための構成を提供することである。
【０００６】
この課題解決のための手段は、管の中でキャニスタパージソレノイドとキャニスタとの間配置される新規の独特の真空調整器／センサである。この真空調整器／センサは真空調整器と類似するが、漏れの存在または非存在を示す信号を供給するために用いられるスイッチを有する。診断テストはタンク通気孔を閉じることにより、およびキャニスタパージソレノイド弁と真空調整器／センサを介して、タンクの上部空間とキャニスタの中に所定の真空を吸引するためのエンジンマニホルド真空を使用することにより、実施される。吸引された必要とされる真空にもとづいて、真空調整器／センサは、吸引された真空を捕捉しておく目的で閉じられる。許容できない漏れが存在すると、所定量の真空が所定時間内に失われて、この事象が真空調整器／センサのスイッチにこの状態を示す信号を送出させる。
【０００７】
米国特許第５１４６９０２号公報が開示した、キャニスタパージ装置の部分の完全性を評価する診断装置と方法は、負の圧力印加（即ち真空を引き入れることによる）ではなく、正の圧力印加によるタンクとキャニスタを有する。ある種のキャニスタパージ装置たとえば診断装置および方法は、米国特許第５１９１８７０号公報に開示された装置および方法よりもすぐれた利点を提供する。例えばある種の漏れ例えばホースのき裂、ガソリンキャップの不良は、一層効果的に検出される。さらに揮発放出監視装置は、自動車エンジンが作動中でも作動中でなくても診断可能となる。
【０００８】
負の圧力印加よりも正の圧力印加の方が優れているもう１つの利点は、圧力増加がタンクの中の燃料蒸気形成の速度を抑圧することにある。診断テスト中の燃料蒸気発生のこの種の減少は、燃料蒸気発生を促進する暑い天候条件の下で、テストが正しくない信号を送出させる可能性を低減させる。この正しくない信号は、同一の寒い気候の下では漏れを正しく示すのに、前記の場合はキャニスタとタンクの完全性を誤って確信させる恐れがある。
【０００９】
共に譲渡された係属中の出願のいくつかは、加圧された空気をキャニスタの空気通気ポートを通過して蒸発送出装置の中へ導く構成を対象とする。この場合この導入は、このポートが、キャニスタ通気孔ソレノイドバルブ（ＣＶＳ）の閉成により大気に対して閉ざされた後に実施される。このバルブによりキャニスタは非テスト時には大気に対して通気される。この種のポンプによる送り込みはタンクの上部空間の中へ空気を直接送り込むよりもいくつかの利点を提供する。
【００１０】
前述の全部の装置において、変動するいくつかの周囲条件はいずれにしてもテストの精度に影響を与える。大気圧と温度は２つのこの種の影響量である。これらは重大であるため、これらの変動を補償するための手段を講ずる必要がある。
【発明が解決すべき課題】
本発明の課題は、いくつかの重要な点においてより簡単であり、ひいてはコストパフォーマンスがより良好な、改善された新たな装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
前記課題は、該燃料蒸発ガス漏れ検出装置は、キャニスタとタンクを含むキャニスタパージ装置の部分領域からの漏れを、漏れテストの実施のために前記のキャニスタ部分が閉じられる時に検出し、該燃料蒸発ガス漏れ検出装置はポンプ装置を含み該ポンプ装置は、ポンプ装置における流れの第１部分を第１の流路を介してポンプ装置からキャニスタパージ装置の前記の部分領域へ導くことにより、かつ同時にポンプ装置における流れの第２部分をポンプ装置から公知のオリフィス装置を有する第２の流路を介して導くことにより、前記の部分に正の圧力を加え、さらに第１の流路を介して流れるポンプ装置の第１部分流と第２流路を介して流れるポンプ装置の第２部分流との流量差を検出する装置が設けられており、さらに検出された流量差から漏れを検出する装置が設けられていることを特徴とする、キャニスタパージ装置付き燃料蒸発ガス漏れ検出装置によって解決される。
【００１１】
本発明はいくつかの重要な点において、構成がより簡単でありしたがってコスト的に有利である。例えば本発明は著しく高価なトランスジューサとキャニスタ通気孔バルブをこの装置から除去可能にする。
【００１２】
要するに、本発明の分野を必ずしも制限することなく、本発明は、差動形流量計を介して十分な空気を送る遠心力形空気ポンプ（即ち送風器）の使用を含む。この場合、この流量計はポンプ流を２つの流路に分割する。第１の流路は第１の流量センサを介してタンクキャニスタ中の閉じられた蒸気頭部空間へ導かれている。第２の流路は大気へ導かれる較正オリフィスと直列の第２流量計を含む。２つの流量センサはそれぞれの空気流を表わすそれぞれの電気信号を電子比較回路のそれぞれの入力側へ供給する。比較回路は両者の差を形成して、この差を表わす電気出力信号を送出する。空気ポンプと較正オリフィスの容量は、タンクキャニスタの頭部空間からの漏れの所定の範囲に関係づけて値が次のように定められる。即ち漏れが実際にこの構成に存在する時は、漏れの量の妥当的に正確な測定値が得られるように、定められる。漏れが大きい時は測定の精度が多少は問題となるが、このことは重要ではない、何故ならばいずれにしても大きい漏れが示されるからである。
【００１３】
次に本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【００１４】
【有利な実施例の説明】
図１は本発明の技術思想を実施する代表的なキャニスタパージ装置１０を示す。この装置１０はキャニスタパージソレノイド(ＣＰＳ)バルブ１２と、自動車内燃機関エンジンの吸気マニホルド１６および自動車の燃料タンク１８と関連づけられるチャーコールキャニスタ１４を含む。この燃料タンクはエンジンに駆動力を供給するために揮発性の液体燃料の供給を維持する。キャニスタ１４はタンクポート１４ｔ，大気通気ポート１４Ｖ，およびパージポート１４Ｐを含む。ＣＰＳバルブ１２はエンジン用のエンジン管理コンピュータ２０の制御下にある。
【００１５】
漏れに対するキャニスタパージ装置の完全性を確認する、車中での診断試験の実施に用いるために、電気的作動される遠心ポンプ（送風機）２４，差動流量計（ＤＦＭ）２６が設けられている。ポンプ２４は、周囲大気と連通している空気入口２８━代表的には図示されているフィルタ３０を介して━と、ＤＦＭ２６の第１，第２吸入ポート３４，３６と連通している空気出口３２を有する。ＤＦＭ２６は第１，第２出力ポート３８，４０、入力ポート３４と出力ポート３８との間の第１の流路４２，入力ポート３６と出力ポート４０との間の第２流路４４も含む。これらの２つの流路は互いに別個である。流路４２は大気通気ポート１４Ｖへ導かれており、流路４４は較正されたオリフィス４６を通って大気へ導かれている。流路４２はこの流路を通る流量を測定する第１の流量計４８を含み、他方、流路４４はここを通る流量を測定するための第２流量計５０を含む。
【００１６】
ＤＦＭ２６はさらに比較回路５２を含む。この比較回路は第１の入力側５２ａ，第２の入力側５２ｂ，出力側５２ｃを有する任意の通常の電子回路構成を有する。流量計４８はここを通過する空気流を表わす電気信号を入力側５２ａへ供給する。同様に流量計５０はここを通過する空気流量を表わす電気信号を入力側５２ｂへ供給する。比較器は２つの入力信号の間の差を表わす出力信号を出力５２ｃへ送出する。回路接続の形成により、ポンプ２４の動作はコンピュータ２０により制御され、５２ｃからの信号出力５２ｃがコンピュータへ供給される。
【００１７】
タンクの上部空間は、タンクの上壁の中に取り付けられている通常のロールオーバ弁５４を含む流路を通って、キャニスタポート１４ｔと連通するように配置されている。
【００１８】
キャニスタパージ装置は、以下に簡単に説明する様に、通常のように動作する。
【００１９】
パージ動作を実施する条件の下でコンピュータ２０は、通常は閉じられているＣＰＳバルブ１２を制御して開かせる。キャニスタタンクの上部空間はポンプ２４を介して大気へ通気されている。その理由は例えば遠心ポンプの場合のようにポンプが作動していない時は低い制限された自由な流れをこれを通っていずれかの方向へ供給するポンプの機能による（この自由な流れの機能により、従来装置において使用されていたキャニスタ通気ソレノイドが不要になる。ポンプ出口は大気通気ポート１４Ｖへ連通されているため蒸気はここを通って逃げられない）。ＣＰＳバルブの開放の結果、所定量のエンジンマニホルドの真空がパージポート１４Ｐをキャニスタ１４へ介して供給される。これにより収集された蒸気がキャニスタからＣＰＳ弁１２を通ってエンジンマニホルドへ流れる。マニホルドでこの蒸気は誘導流により連行されてエンジン燃焼室空間へ流入して最終的に燃焼される。
【００２０】
この装置はＣＰＳバルブ１２の、エンジンへのパージ流の方向で見てＣＰＳ弁１２の上流のＣＰＳ装置の部分の許容できない漏れ━ＣＰＳ弁１２を通ってエンジンへの漏れを含む━に対する完全性の診断テストを実施するために次の様に動作する。このテストはコンピュータ２０の命令により進行する。この命令はまず、最初にＣＰＳバルブ１２を閉成し、次にポンプ２４を作動させ、このようにして次第に積極的にタンク／キャニスタにＤＦＭ２６により第１の流路４２を介して圧力を加える。タンク−キャニスタ装置において存在し得るいかなる漏れも大きい漏れよりも小さいという前提の下に、圧力は所定の時間後に最終的に何らからの点へ形成される。この装置の大きさと、正確な漏れの測定の行える範囲に依存して前もって算出された時間の経過の後に、この測定は、比較器５２の出力を読み出すコンピュータにより引き受けられる。大きい漏れが存在する時は、第２の流路４４を通る流れは、第１の流路４２を通る流れよりも小さい。何故ならば流れは抵抗の最も小さい流路を取るからであり、５２ｃからの信号出力は、装置の設計に関連づけられる測定範囲内で信号出力が必ずしもリークの量の正確な測定値を示すのではなく、たんに大きい漏れの存在だけを示す。
【００２１】
開示された実施例は、テスト条件の範囲にわたる、適切な精度をもって、漏れの実効オリフィス寸法を測定する性能を有する。図２は比較器５２の出力電圧を漏れのオリフィスの実効寸法（直径）の関数として示す折れ線グラフである。
【００２２】
本発明の装置は次のような著しい利点を有する：周囲温度と大気圧により影響されない；エンジンの吸気マニホルドの真空により影響されない；電気系における供給電圧の変動により影響されない；ポンプ２４の動作がエンジンの作動に依存しない時は、即ち電気的に作動されるポンプの場合は、車両が休止していてエンジンが遮断されている、最も有利な条件の下でテストを実施できる。これらの利点は主として測定過程の差動的な動作形式にもとづく。本発明は図２に示された測定機能を有するが、２値による指示だけを、即ち許容できる、または許容できないという指示だけを与えることもできる。
【００２３】
開示された実施例は、比較器５２へそれぞれの電気流量信号を供給する２つの流量計を含む。しかし本発明の技術思想は、装置の許容できる状態と許容できない状態とを区別する２値による指示を与える電気信号を供給する機械的流量比較器を用いた差動式検出も対象とする。図１はガソリンタンクフィラーキャップとポンプとの間の電気式連動を示す。この連動は、テスト中にフィラーキャップが外れるとポンプを遮断するように作用する。さらにいくつかの実施例においては、この連動は、パージ装置の中に導入されるのに望ましい特徴を有する。
【００２４】
前述の様に、第１の流路と第２の流路がそれぞれの流量計を有し、各々の流量計はそれぞれの信号を、流量差を検出する比較装置へ供給する。
【００２５】
前記の信号が電気信号であり、比較装置が電気式比較回路を含む。
【００２６】
前記の公知のオリフィス装置が第２の流路において流量計の下流に配置されている。
【００２７】
公知のオリフィスが第２の流路中の流量計と大気との間の第２の流路中に設けられている。
【００２８】
ポンプ装置が唯１つのポンプを含み、第１の流路が前記の唯１つのポンプからキャニスタの通気ポートへ延在し、該唯１つのポンプは、この唯１つのポンプが作動しない時は通気ポートを大気へ連通させる。
【００２９】
本発明の基本構成を開示したが、この適用は、以下の請求項の範囲内の全部の実施例のための法律による保護を意図する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の技術思想を具体化する診断装置を含む、代表的なキャニスタパージ装置のブロックダイヤフラム図である。
【図２】本発明の機能を説明するグラフ図である。
【符号の説明】
１０キャニスタパージ装置、１２ソレノイド弁、１４チャーコールキャニスタ、１６吸気マニホルド、１８燃料タンク、２０エンジン管理コンピュータ、２４遠心ポンプ、２６差動形流量計、２８空気取入口、３０フィルタ、３２空気出口、３４，３６入口ポート、３８，４０出口ポート、４２，４４流路、４６較正オリフィス、４８，５０流量計、５２比較回路

Claims

燃料タンクから揮発性の燃料蒸発ガスを収集するための収集キャニスタと、収集された燃料蒸発ガスを前記のキャニスタから内燃エンジンの吸気マニホルドへ選択的にパージして、吸気マニホルドからエンジンの爆発室空間へその中での爆発させるために流入する爆発性混合気と共に排出させる装置が設けられており、該装置は前記のキャニスタのパージポート装置と吸気マニホルドとの間のパージ流路を含み、さらに前記のキャニスタはキャニスタを燃料タンクと連通させるタンクポート装置を有する形式のキャニスタパージ装置付の燃料蒸発ガス漏れ検出装置において、
該燃料蒸発ガス漏れ検出装置は、キャニスタとタンクを含むキャニスタパージ装置の部分領域からの漏れを、漏れテストの実施のために前記のキャニスタ部分が閉じられる時に検出し、該燃料蒸発ガス漏れ検出装置はポンプ装置を含み該ポンプ装置は、ポンプ装置における流れの第１部分を第１の流路を介してポンプ装置からキャニスタパージ装置の前記の部分領域へ導くことにより、かつ同時にポンプ装置における流れの第２部分をポンプ装置から公知のオリフィス装置を有する第２の流路を介して導くことにより、前記の部分に正の圧力を加え、さらに第１の流路を介して流れるポンプ装置の第１部分流と第２流路を介して流れるポンプ装置の第２部分流との流量差を検出する装置が設けられており、さらに検出された流量差から漏れを検出する装置が設けられていることを特徴とする、キャニスタパージ装置付き燃料蒸発ガス漏れ検出装置。