JP4022982B2 - 蒸発燃料処理装置の診断装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は蒸発燃料処理装置の診断装置、特にリークを診断するものに関する。
【0002】
【従来の技術】
エンジンの停車中に燃料タンク内で発生した蒸発燃料をキャニスタ内の活性炭に吸着させておき、エンジン始動後の所定の運転条件でパージ通路を開き、吸入負圧を利用して、キャニスタに入ってくる新気で燃料粒子を、活性炭から脱離させてスロットルバルブ下流の吸気管に導いて燃焼させるようにした蒸発燃料処理装置がある。
【0003】
この場合、燃料タンクより吸気管までの流路途中にリーク孔があいたり、パイプの接合部のシールが不良になると、蒸発燃料が大気中に放出されてしまうので、リーク診断を行うものが提案されている(特開平7-139439号公報参照)。前記流路を閉空間とし、かつその閉空間を大気圧に対して相対的に圧力差のある状態とした後の圧力変化をみればリークの有無がわかることから、このものでは、前記流路を閉空間とするためキャニスタの大気解放口にこの解放口を開閉するドレンカットバルブを、また閉空間に閉じ込められた気体の圧力変化をみるため前記流路に圧力センサをそれぞれ設け、スロットルバルブ下流に発生する負圧を用いて前記流路を負圧化することによりリーク診断を行うようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、吸入負圧を用いて前記流路内の蒸発燃料の混じった空気を吸気管へと吸い込んだのでは、エンジンの空燃比が乱れるため、従来、空燃比のフィードバック制御中にリーク診断を行うようにしている。排気管に設けた三元触媒の転換効率は理論空燃比付近で最大となるので、空燃比のフィードバック制御では、三元触媒の上流に設けたO2センサの出力に基づいて、空燃比を理論空燃比を中心とした所定のウィンドウに収める。空燃比フィードバック制御により、前記流路内の蒸発燃料の混じった空気の吸気管への導入による空燃比の乱れに対処しようというのである。
【0005】
しかしながら、空燃比フィードバック制御はインジェクタの流量特性やエアフローメータの流量特性の制作バラツキにより生じる定常偏差をなくすのがもともとの目的であるため、フィードバック制御の応答はそれほど速いものでなく、空燃比の乱れが生じた後に空燃比が理論空燃比付近に戻るまでのあいだ、三元触媒の転換効率を最大にすることができない。
【0006】
また、空燃比フィードバック制御を行うには、O2センサが活性化する必要があるため、空燃比フィードバック制御の開始前(たとえば始動直後)にリーク診断を行うことはできなかった。
【0007】
そこで本発明は、始動直後にタンク内燃料の消費によって前記流路を負圧化することにより、空燃比フィードバック制御の開始前にもリーク診断を可能とするとともに、リーク診断に伴う空燃比の乱れをなくすことを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、図6に示すように、燃料タンク41内で発生した蒸発燃料をキャニスタ42に導く第1の通路43と、前記キャニスタ42とスロットルバルブ44下流の吸気管45とを連通する第2の通路46と、この第2通路46を開閉するパージコントロールバルブ47と、前記キャニスタ42の大気解放口42aを開閉するドレンカットバルブ48と、エンジンの始動直後に前記パージコントロールバルブ47と前記ドレンカットバルブ48を全閉とすることにより、前記燃料タンク41から前記パージコントロールバルブ47までの流路を閉じた空間として保持する手段49と、前記流路の圧力を検出する手段50と、前記ドレンカットバルブを全閉にする前の圧力と前記保持後の圧力に基づいて圧力変化量を算出し、この圧力変化量に基づいてリーク診断を行う手段51とを設けた。
【0009】
第2の発明では、第1の発明において前記リーク診断手段51が、前記保持の開始時からの経過時間を計測する手段と、この計測値が判定値を超えたかどうかを判定する手段と、この判定結果より計測値が判定値を超えたとき計測開始からの流路圧力の変化分を計算する手段と、この計算した流路圧力の変化分が判定値以上であるかどうかを判定する手段と、この判定結果より流路圧力の変化分が判定値以上であるときリーク無しと、また流路圧力の変化分が判定値未満であるときリーク有りと判定する手段とからなる。
【0010】
第3の発明では、第1の発明において前記リーク診断手段51が、前記保持の開始時からのタンク内燃料の消費量を積算する手段と、この積算値が判定値を超えたかどうかを判定する手段と、この判定結果より積算値が判定値を超えたとき積算開始からの流路圧力の変化分を計算する手段と、この計算した流路圧力の変化分が判定値以上であるかどうかを判定する手段と、この判定結果より流路圧力の変化分が判定値以上であるときリーク無しと、また流路圧力の変化分が判定値未満であるときリーク有りと判定する手段とからなる。
【0011】
【発明の効果】
第1、第2の各発明によれば、リーク診断中にパージコントロールバルブが開かれることがないので、燃料タンクからパージコントロールバルブまでの流路内に存在する蒸発燃料を含んだ空気が吸気管に流入することがなく、これによって、リーク診断に伴う空燃比の乱れを防止できる。
【0012】
また、空燃比フィードバック制御の開始前であるエンジンの始動直後にもリーク診断が可能となった。
【0013】
また、燃料消費により燃料タンク内を負圧化するに際して、大気圧より数mmHg程度低くするだけとすれば、早期にリーク診断を終了できる。
【0014】
タンク内燃料の消費量の積算値と流路の負圧化の程度との間には一定の関係があるので、第3の発明によれば、積算値と比較するための判定値の設定が容易となるほか、リーク診断の精度が高まる。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1において、1は燃料タンク、4はキャニスタで、燃料タンク1上部のベーパ(蒸発燃料を含んだ空気)は、通路(第1通路)2を介してキャニスタ4に導かれ、燃料粒子だけがキャニスタ4内の活性炭4aに吸着され、残りの空気はキャニスタ4の鉛直下部(図ではキャニスタ4の上部に示している)に設けた大気解放口5より外部に放出される。
【0016】
3は燃料タンク側が大気圧より低くなると開かれるメカニカルなバキュームカットバルブである。なお、図2の流量特性で示したように燃料タンク1内での燃料蒸気の発生で燃料タンク側が所定圧(たとえば+10mmHg)になったときにも開かれる。図2においては、大気圧を基準(つまり0mmHg)とし、大気圧より高い場合の数値に「+」を、大気圧より低い場合の数値に「−」をつけている。
【0017】
キャニスタ4は、スロットルバルブ7下流の吸気管8ともパージ通路(第2通路)6で連通され、このパージ通路6にステップモータで駆動される常閉のパージコントロールバルブ11が設けられる。一定の条件(たとえば暖機後の低負荷域)で、コントロールユニット21からの信号を受けてパージコントロールバルブ11が開かれると、スロットルバルブ7下流に大きく発達する吸入負圧によりキャニスタ4の大気解放口5から新気がキャニスタ4内に導かれる。この新気で活性炭4aから燃料粒子が新気とともにパージ通路6を介して吸気管8内に導入され、燃焼室で燃やされる。
【0018】
さて、燃料タンク1よりパージコントロールバルブ11までの流路の途中にリーク孔があいたり、パイプの接合部のシールが不良になると、蒸発燃料が大気中に放出されてしまうので、スロットルバルブ下流に発生する負圧を用いて前記流路を負圧化することによりリーク診断を行うものがある。
【0019】
この場合、吸入負圧を用いて前記流路内の蒸発燃料の混じった空気を吸気管へと吸い込んだのでは、エンジンの空燃比が乱れるため、従来、空燃比のフィードバック制御中にリーク診断を行っている。空燃比のフィードバック制御は、排気管に備えられる三元触媒の上流に設けたO2センサの出力に基づいて、空燃比を理論空燃比を中心とした所定のウィンドウに収めようとする制御であり、この空燃比フィードバック制御により、前記流路内の蒸発燃料の混じった空気の吸気管への導入による空燃比の乱れに対処しようというのである。
【0020】
しかしながら、空燃比フィードバック制御の応答はそれほど速いものでなく、、空燃比の乱れが生じた後に空燃比が理論空燃比付近に戻るまでのあいだ、三元触媒の転換効率を最大にすることができない。また、空燃比フィードバック制御を行うには、O2センサが活性化する必要があるため、空燃比フィードバック制御の開始前(たとえば始動直後)にリーク診断を行うことはできなかった。
【0021】
これに対処するため本発明の実施の形態では、始動直後にタンク内燃料の消費によって前記流路を負圧化する。
【0022】
まず、燃料タンク1からパージコントロールバルブ11までの流路を閉空間とするため、キャニスタ4の大気解放口5に常開のドレンカットバルブ12が設けられる。また、上記のバキュームカットバルブ3には、これと並列に常閉のバイパスバルブ14が設けられる。したがって、コントロールユニット21からの指令によりドレンカットバルブ12をパージコントロールバルブ11とともに閉じ、かつバイパスバルブ14を開くことで、燃料タンク1からパージコントロールバルブ11までの流路が連通し、かつ当該該流路が閉じた空間となる。なお、バキュームカットバルブ3を備えないものでは、バイパスバルブ14が不要となることはいうまでもない。
【0023】
キャニスタ4とパージコントロールバルブ11のあいだのパージ通路には圧力センサ13を備える。この圧力センサ13はリーク診断時に閉空間とされた流路の圧力(大気圧を基準とする相対圧)に比例した電圧を図3に示したように出力する。なお、圧力センサは、燃料タンク1からパージコントロールバルブ11までの流路のいずれかにあればよく、また燃料タンクに設けてもかまわない。
【0024】
マイコンからなるコントロールユニット21では、上記の3つのバルブ(パージコントロールバルブ11、ドレンカットバルブ12、バイパスバルブ14)を開閉制御することで、燃料タンク1よりパージコントロールバルブ11までの流路にリークがあるかどうかの診断を行う。
【0025】
コントロールユニット21で実行されるこの診断の手順を、図4を参照して説明する。
【0026】
〈1〉始動直後にはパージコントロールバルブ11が全閉状態となっているが、この始動直後のタイミングt1で燃料タンク1からパージコントロールバルブ11までの流路の圧力をP1としてサンプリングしたあと、ドレンカットバルブ12を閉じ、バイパスバルブ14を開ける。この操作により、燃料タンク1からパージコントロールバルブ11までの流路が連通しつつ閉空間になる。
【0027】
〈2〉t1のタイミングよりタンク内燃料の消費量を積算する。これは、上記の閉空間を大気圧よりも低い状態(つまり負圧状態)にするためである。これを以下に説明する。
【0028】
ドレンカットバルブ12が全開状態にある通常時(つまり診断時以外)は、燃料タンク1内が負圧状態になることはない。燃料タンク1内が負圧状態になると、すぐにバキュームカットバルブ3が開かれ大気が燃料タンク1内に導入されるからである。
【0029】
一方、電子制御方式の燃料噴射装置では、燃料ポンプ(図示しない)により燃料タンク1内の燃料を燃料供給通路31に吐出し、一定圧の燃料をインジェクタ32に供給するようになっており、運転条件に応じたエンジントルクが得られるように、コントロールユニット21からの指示を受けて、各気筒に設けたインジェクタ32より所定量の燃料が間欠的に噴射されるので、始動とともにタンク内燃料が消費されてゆく。
【0030】
したがって、燃料タンク1からパージコントロールバルブ11までの流路を閉じた空間とした状態で、燃料タンク1内の燃料を消費すると、その消費される燃料量に応じて閉空間内の圧力が、大気圧を基準にして図4最下段に示したように低下してゆく。なお、燃料消費により燃料タンク内を負圧化するといっても、大気圧より数mmHg程度低くするだけである。
【0031】
〈3〉タンク内燃料の消費量の積算値が判定値を超えるタイミングt2で、前記流路の圧力をP2(P2<P1)としてサンプリングし、流路を閉空間とする前の流路圧力との変化分ΔP(=P1−P2)を計算する。
【0032】
ここで、燃料タンク1からパージコントロールバルブ11までの流路にリークがない場合とリークがある場合を比較すれば、リークがある場合のほうが、圧力低下分ΔPの値が小さくなる。
【0033】
したがって、圧力低下分ΔPと判定値を比較し、ΔPが判定値未満(図4最下段参照)であればリーク有りと、また、ΔPが判定値以上であればリークなしと判定することができる。
【0034】
〈4〉ドレンカットバルブ12を開き、バイパスバルブ14を閉じてリーク診断を終了する。
【0035】
図5のフローチャートは、前述したリーク診断の手順を具体的に実行させるためのものである。
【0036】
ステップ1では診断経験フラグをみる。このフラグは、後述するように今回の運転時にリーク診断を終了したとき“1”になるフラグである。始動直後にリーク診断を行っていないときは“0”であるので、ステップ2、3に進み、イグニッションスイッチ(IGN SWで略記)とスタータスイッチ(ST SWで略記)をみる。イグニッションスイッチがONでかつスタータスイッチのONからOFFへの切換時(つまり始動直後)であれば、ステップ4、5、6に進み、圧力センサ13の検出値をP1に移し、タンク内燃料の消費量の積算値をクリアした後、ドレンカットバルブ12を閉じ、バイパスバルブ14を開く。このとき、パージコントロールバルブ11は全閉状態にある。
【0037】
次の回からは、ステップ3よりステップ7に進むことになり、スタータスイッチとエンジン回転数をみる。スタータスイッチがOFFでかつエンジン回転数が所定値以上であれば、エンジンが運転されているとしてステップ8に進み、タンク内燃料の消費量の積算値と判定値を比較する。タンク内燃料の消費量の積算値が判定値以下であるあいだはステップ9に進んでタンク内燃料の消費量を積算し、ステップ6の操作を継続する。ステップ9でのタンク内燃料の消費量の積算を繰り返すと、やがてタンク内燃料の消費量の積算値が判定値を超え、そのタイミングでステップ8からステップ10以降に進む。
【0038】
ステップ10、11では圧力センサ13の検出値をP2に移し、圧力低下分ΔP(=P1−P2)を計算し、この圧力低下分ΔPと判定値(ステップ8での判定値とは値が異なる)をステップ12において比較する。ΔPが判定値以上であればステップ14に進んでリーク無しと、またΔPが判定値未満であるときはステップ13に進んでリーク有りとそれぞれ判定する。
【0039】
ステップ15、16では、ドレンカットバルブ12を開き、バイパスバルブ14を閉じ、診断経験フラグ=1とする。この診断経験フラグ=1により、次回からはステップ2以降に進むことがない。
【0040】
このように本発明の実施の形態では、エンジンの始動直後に燃料タンク1からパージコントロールバルブ11までの流路を閉空間とし、燃料タンク内の燃料を消費させることによって前記閉空間を負圧化し、燃料消費量の積算値が判定値を超えたタイミングで、閉空間とする前の流路圧力との変化分ΔPを計算し、この変化分ΔPに基づいてリーク診断を行うようにした。つまり、リーク診断中にパージコントロールバルブ11が開かれることがないので、燃料タンク1からパージコントロールバルブ11までの流路内に存在する蒸発燃料を含んだ空気が吸気管に流入することがなく、これによって、リーク診断に伴う空燃比の乱れを防止できる。
【0041】
また、空燃比フィードバック制御の開始前であるエンジンの始動直後にもリーク診断が可能となった。
【0042】
また、燃料消費により燃料タンク内を負圧化するといっても、大気圧より数mmHg程度低くするだけであり、これによって早期にリーク診断を終了できる。
【0043】
実施の形態では、始動直後からのタンク内燃料の消費量の積算値が判定値を超えたタイミングでリーク診断を行わせているが、始動直後から一定の期間が経過したタイミングでリーク診断を行わせてもかまわない。
【0044】
ただし、始動時の冷却水温に応じて始動直後からの燃料消費量が相違するので、始動直後からの経過時間を用いるときは、前記圧力変化分ΔPの値が始動時の冷却水温により異なることになり、その分だけリーク診断の精度が悪くなる。
【0045】
これに対して、タンク内燃料の消費量の積算値を用いるときは、タンク内燃料の消費量の積算値と流路の負圧化の程度との間に一定の関係があるので、積算値と比較するための判定値の設定が容易となるほか、リーク診断の精度が高まる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態のシステム図。
【図2】バキュームカットバルブ3の流量特性図。
【図3】圧力センサ13の出力特性図。
【図4】リーク診断時にリークありと診断されるときの圧力変化を示す波形図。
【図5】リーク診断を説明するためのフローチャート。
【図6】第1の発明のクレーム対応図。
【符号の説明】
1 燃料タンク
2 通路(第1通路)
3 バキュームカットバルブ
4 キャニスタ
6 パージ通路(第2通路)
7 吸気絞り弁
8 吸気管
11 パージコントロールバルブ
12 ドレンカットバルブ
13 圧力センサ
21 コントロールユニット
31 燃料供給通路
32 インジェクタ
Claims (3)
- 燃料タンク内で発生した蒸発燃料をキャニスタに導く第1の通路と、
前記キャニスタとスロットルバルブ下流の吸気管とを連通する第2の通路と、
この第2通路を開閉するパージコントロールバルブと、
前記キャニスタの大気解放口を開閉するドレンカットバルブと、
エンジンの始動直後に前記パージコントロールバルブと前記ドレンカットバルブを全閉とすることにより、前記燃料タンクから前記パージコントロールバルブまでの流路を閉じた空間として保持する手段と、
前記流路の圧力を検出する手段と、
前記ドレンカットバルブを全閉にする前の圧力と前記保持後の圧力に基づいて圧力変化量を算出し、この圧力変化量に基づいてリーク診断を行う手段とを設けたことを特徴とする蒸発燃料処理装置の診断装置。 - 前記リーク診断手段は、
前記保持の開始時からの経過時間を計測する手段と、
この計測値が判定値を超えたかどうかを判定する手段と、
この判定結果より計測値が判定値を超えたとき計測開始からの流路圧力の変化分を計算する手段と、
この計算した流路圧力の変化分が判定値以上であるかどうかを判定する手段と、
この判定結果より流路圧力の変化分が判定値以上であるときリーク無しと、
また流路圧力の変化分が判定値未満であるときリーク有りと判定する手段とからなることを特徴とする請求項1に記載の蒸発燃料処理装置の診断装置。 - 前記リーク診断手段は、
前記保持の開始時からのタンク内燃料の消費量を積算する手段と、
この積算値が判定値を超えたかどうかを判定する手段と、
この判定結果より積算値が判定値を超えたとき積算開始からの流路圧力の変化分を計算する手段と、
この計算した流路圧力の変化分が判定値以上であるかどうかを判定する手段と、
この判定結果より流路圧力の変化分が判定値以上であるときリーク無しと、
また流路圧力の変化分が判定値未満であるときリーク有りと判定する手段とからなることを特徴とする請求項1に記載の蒸発燃料処理装置の診断装置。
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