JP5176986B2 - エバポパージシステムのリーク診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料タンク内のエバポガス（燃料蒸発ガス）をエンジンの吸気通路にパージするエバポパージシステムのリーク診断装置に関する。

エバポガスが大気中に放出されることを防止するために、燃料タンク内のエバポガスをエバポ通路を介してキャニスタに吸着させ、さらにこの吸着させたエバポガスを吸気通路にパージするエバポパージシステムが知られている。このようなエバポパージシステムにおいては、吸気通路にパージするエバポガス量の調節は、キャニスタと吸気通路とを連通する通路に設けたパージバルブの開度を制御することにより行っている。

このようなエバポパージシステムのリーク診断方法としては、パージバルブを閉弁することで燃料タンクからパージバルブまでを密閉した状態にして、密閉された空間内の圧力変化に基づいてリークの有無を診断する方法が知られている。

しかし、このような診断方法では、燃料タンクの内外の差圧によって燃料タンクが変形すると、燃料タンク容積が変化し、密閉された空間内の圧力に影響を及ぼすため、誤診断するおそれがある。

そこで、特許文献１では、リーク診断時に燃料タンク内の圧力を検知し、燃料タンクが大きく変形するような圧力変化が生じた場合には、リーク診断を中止している。

特開２００３−８３１７６号公報

燃料タンクの変形量が大きく、かつ急激に変形する場合には、正確なリーク診断は困難であるが、例えば樹脂製燃料タンクのように、タンク内圧の変化に伴って徐々に変形が進行して、結果として変形量が大きくなる場合もあり、このような場合にはリーク診断は可能である。このような場合にまで、特許文献１に記載されたようにリーク診断を中止してしまうと、診断頻度が低下し、結果としてリーク状態が長期間放置された状態となるおそれがある。

そこで、本発明では、燃料タンクの変形が徐々に進行する場合に、正確なリーク診断をすることを目的とする。

本発明のエバポパージシステムのリーク診断装置は、燃料タンク内の燃料蒸発ガスを内燃機関の吸気通路にパージするエバポパージシステムのリーク診断装置において、燃料タンクを含むエバポパージ系内の圧力を検出する圧力検出手段と、閉塞した状態におけるエバポパージ系内の圧力とリーク判定用閾値とを比較することによりリークの有無を判定するリーク判定手段と、を備え、リーク判定手段は、燃料タンクの変形量に応じたリーク判定用閾値を設定する。

本発明によれば、燃料タンクの変形に応じたリーク判定値に基づいてリークの有無を判定することになるので、燃料タンクが変形する場合にも精度良くリーク診断を行うことができる。

ポンプ方式を適用するエバポパージシステムの概略構成図である。 リーク診断のフローチャートである（第１実施形態）。 リーク判定値マップである（第１実施形態）。 リーク診断のフローチャートである（第２実施形態）。 リーク判定値マップである（第２実施形態） エンジン負圧方式、ＥＯＮＶ方式を適用するエバポパージシステムの概略構成図である。

以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態を適用するエバポパージシステムの概略構成図である。

１は燃料タンク、２は燃料タンク内の燃料レベルを検出する燃料レベルセンサ（燃料レベル検出手段）、３はキャニスタ、４はエアポンプ、５はエバポガスのパージ量を調節するパージバルブ、６はエンジンに吸入空気を供給する吸気通路、７は吸入空気量を調節するスロットルバルブ、８は圧力センサ（圧力検出手段）、９は燃料タンク１とキャニスタ３を連通するエバポ通路、１０はキャニスタ３と吸気通路６のスロットルバルブ７より下流側とを連通するパージ通路、１１はキャニスタ３内部と大気中とを連通するドレイン通路、１３はコントロールユニット（リーク判定手段）、１４は吸気温センサ（雰囲気温度検出手段）である。

コントロールユニット１３は、パージバルブ５、スロットルバルブ７の開度制御や、エアポンプ４の作動・停止制御、そして燃料レベルセンサ２及び圧力センサ８の検出値に基づいて後述するリーク診断を行う。

エバポパージシステム内の空気をドレイン通路１１を介して排出するように設けられるエアポンプ４は、減圧ポンプであり、エバポパージシステム内の圧力を低下させるよう作動する。

なお、通常運転時には、パージバルブ５は閉じている。また、キャニスタ３内部はエアポンプ４及びドレイン通路１１を介して大気と連通している。

ここで、エバポガスのパージ方法について説明する。

燃料タンク１内で燃料が蒸発することにより生じたエバポガスは、エバポ通路９を通ってキャニスタ３に流入し、キャニスタ３内に収容されている活性炭等の吸着体に吸着される。この吸着量が所定量に達した場合には、コントロールユニット１３はパージバルブ５を開く。吸気通路６内は大気圧以下なので、パージバルブ５を開くことによりパージ通路１０は大気圧よりも低圧になり、キャニスタ３内にはドレイン通路１１を介して空気が流入する。この空気の流れによって、吸着体に吸着されているエバポガスは吸着体から離脱し、パージ通路１０を介して吸気通路６にパージされる。

次に、コントロールユニット１３が実行する上記エバポパージシステムのリーク診断について説明する。

本実施形態で実施するリーク診断は、一般的にポンプ式診断と呼ばれる診断方法と基本的には同じである。つまり、エンジンの停止後はパージバルブ５を閉弁し、燃料タンク１、エバポ通路９、キャニスタ３、パージ通路１０からなるエバポパージシステムが閉じた系となっている状態でエアポンプ４を作動させ、系内の圧力が所定の閾値以下まで低下すればリークなし、低下しなければリークありと診断する。ただし、所定の閾値の設定方法が公知のポンプ方式とは異なる。

図２は、本実施形態のリーク診断についてのフローチャートである。

ステップＳ１０１では、診断許可条件が成立しているか否かを判定する。ここでいう診断許可条件とは、一般的なポンプ式のリーク診断のための診断条件と同様であり、例えば、エンジン停止後３〜５時間程度の時間が経過していること、外気圧及び外気温が所定の範囲内にあること、等である。エンジン停止後３〜５時間程度の時間が経過するまで待つのは、燃料タンク１内の温度が安定するまで待つためである。すなわち、燃料タンク１内の温度は、エンジン停止によってそれまで燃料タンク１を冷却していた走行風がなくなり、かつ燃料タンク１の周辺に配置される排気通路からの熱の影響を受けることで一旦上昇し、その後、排気通路の温度低下に伴って低下するという変化をするため、このような温度変化の影響を排除するためである。

「外気圧及び外気温が所定の範囲内にあること」とは、一般的に想定される走行雰囲気であるとの意味である。これは、極端な高地や寒冷地等といった、正確な判定を行うことが困難な雰囲気での診断を防止するための条件である。

診断許可条件が成立している場合はステップＳ１０２に進み、成立していない場合はそのまま処理を終了する。

ステップＳ１０２では、燃料レベルセンサ２の検出値、つまり燃料タンク１内の燃料レベルＦを読み込む。

ステップＳ１０３では、エバポパージシステムの雰囲気温度Ｔを読み込む。ここでは、雰囲気温度Ｔとして吸気温センサ１４の検出値を読み込む。

ステップＳ１０４では、燃料レベルＦ及び雰囲気温度Ｔに基づいてリーク判定値Ｐｊを演算する。リーク判定値Ｐｊとは、エバポパージシステム系内にリークがなければ、エアポンプ４を駆動することにより到達する圧力値（負圧値）である。

具体的には、図３のマップを用いて演算する。図３は縦軸に圧力、横軸に燃料レベルをとったマップである。図中の破線は、燃料タンク１の変形がない場合のリーク判定値（基準判定値）であり、実線Ａ、実線Ｂは燃料タンク１の変形がない場合のリーク判定値（リーク判定用閾値）を燃料レベルＦ及び雰囲気温度Ｔに応じて補正したものであり、それぞれ高温雰囲気、常温雰囲気におけるリーク判定値曲線である。

燃料レベルが低いと、常温雰囲気におけるリーク判定値Ｐｊは燃料タンク１の変形がない場合のリーク判定値Ｐｊに比べて高く、さらに高温雰囲気におけるリーク判定値Ｐｊは常温雰囲気におけるリーク判定値Ｐｊよりも高い。これは、雰囲気温度Ｔが高くなるほど燃料タンク１は変形しやすくなり（この傾向は、樹脂製の燃料タンク１の場合、特に顕著である）、エアポンプ４の駆動によって燃料タンク１内の圧力が低下した場合の変形量（燃料タンク１の容積減少量）が大きくなるという特性に基づくものである。すなわち、エアポンプ４を駆動したときに、燃料タンク１の変形による容積減少量が大きくなるほど、エバポパージシステム系内の圧力は低下しにくくなるので、燃料タンク１の変形量が大きくなるほど大気圧に近いリーク判定値Ｐｊを設定しないと、誤診断のおそれがあるためである。

そして、高温雰囲気、常温雰囲気ともに、燃料レベルＦが高くなるほど燃料タンク１の変形がない場合のリーク判定値に漸近する。これは、燃料レベルＦが高くなるほど、すなわち、燃料タンク内の空間容積が小さくなるほど雰囲気温度の違いによるエバポパージシステム系内の圧力低下代の差、つまり燃料タンク１の変形が小さくなる、という実験により得られた知見に基づくものである。

なお、燃料タンク１の変形がないとした場合のリーク判定値Ｐｊは、エアポンプ４の容量、つまりエバポパージシステム系内に導入する負圧ごとに異なる。例えば、導入する負圧が大気圧に近いほど、リーク判定値Ｐｊも大気圧に近くなる。そこで、使用するエアポンプ４の容量やエバポパージシステムの容積等に基づいて、導入する負圧に応じたリーク判定値Ｐｊを予め実験等により求めておく。

リーク判定値曲線についても同様である。さらに、リーク判定値曲線は、材質、形状等といった燃料タンク１の変形しやすさによって異なるので、適用する燃料タンク１に応じたリーク判定値曲線を実験等を通じて作成する。

また、ここでは常温雰囲気と高温雰囲気の２つリーク判定値曲線のみ記載しているが、実際には、より細かい雰囲気温度ごとのリーク判定値曲線を作成しておき、使用するリーク診断曲線を雰囲気温度Ｔに応じて選択するようにする。

ステップＳ１０５では、エアポンプ４を作動させ、エバポパージシステム系内の圧力を低下させる。

ステップＳ１０６では、圧力センサ８の検出値に基づいて燃料タンク１内の圧力Ｐを計測する。

ステップＳ１０７では、計測した圧力Ｐと演算したリーク判定値Ｐｊとの比較を行い、圧力Ｐの方が小さい場合は（負圧の度合いが大きい）、ステップＳ１０８に進んで正常であると判定する。リーク判定値Ｐｊの方が小さい場合は、ステップＳ１０９に進み、ＭＩＬ（Ｍａｌｆａｎｃｔｉｏｎ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ Ｌａｍｐ）の点灯等により運転者にリークしていることを認識させる。そして、処理を終了する。

上記のように、本実施形態のリーク診断は、燃料タンク１の変形量を燃料レベルＦ及び雰囲気温度Ｔに基づいて推定し、この変形量に基づいて演算したリーク判定値Ｐｊを用いてリークの有無を判定するものである。特に、樹脂製の燃料タンク１のように、温度に応じて変形量が大きく変化するような場合に有効な診断方法である。

以上により本実施形態では、次のような効果を得ることができる。

（１）燃料タンク１内の燃料蒸発ガスを吸気通路６にパージするエバポパージシステムのリーク診断装置において、エバポパージ系（燃料タンク１、キャニスタ３、エバポ通路９及びパージ通路１０）内の圧力を検出する圧力センサ８と、閉塞した状態におけるエバポパージ系内の圧力とリーク判定値Ｐｊとを比較することによりリークの有無を判定するリーク判定手段（図示せず）と、を備え、燃料タンク１の変形量に応じたリーク判定値Ｐｊを用いてリークの有無を判定するので、リーク判定値が固定されている場合のように、燃料タンク１の変形によって圧力が低下していないにもかかわらず、リークしていると誤診断してしまうことを防止することができる。また、変形量に応じたリーク判定値Ｐｊを用いてリーク診断を行うことにより、多様な条件下でリーク診断が可能となり、結果としてリーク診断頻度の低下を防止することができる。

（２）燃料タンク１の変形がないとした場合のリーク判定値を燃料レベル及び雰囲気温度に基づいて補正してリーク判定用閾値Ｐｊを設定する、つまり、燃料タンク１の変形と相関のある燃料レベルに基づいてリーク判定値Ｐｊを設定するので、燃料タンク１の変形に応じたリーク判定値Ｐｊを設定することが可能である。

（３）エバポパージ系内に導入する負圧に応じて燃料タンク１の変形がないとした場合のリーク判定値、及びこの判定値の燃料レベルＦ及び雰囲気温度Ｔによる補正量を設定するので、導入負圧によらず正確なリーク診断を行うことが可能である。

第２実施形態について説明する。

本実施形態を適用するエバポパージシステムは、第１実施形態と同様なので説明を省略する。

図４は本実施形態のリーク診断についてのフローチャートである。ステップＳ２０１、Ｓ２０２は、それぞれ図２のステップＳ１０１、Ｓ１０２と同様であり、ステップＳ２０３〜Ｓ２０８は図２のステップＳ１０４〜Ｓ１０９と同様である。すなわち、本実施形態は、雰囲気温度Ｔを読み込まずに、燃料レベルＦのみに基づいてリーク判定値Ｐｊを演算する点で第１実施形態と異なる。

図５はリーク判定値Ｐｊ演算用のマップである。縦軸は圧力、横軸は燃料レベルであり、破線は燃料タンク１の変形がないとした場合のリーク判定値、実線は燃料レベルＦに応じたリーク判定値曲線を表わしている。

図５中に示すように、リーク判定値Ｐｊは、燃料レベルＦが低いほど大気圧に近づいており、燃料レベルＦが高いほど、燃料タンク１の変形がないとした場合のリーク判定値に近づいている。

このように、燃料レベルＦのみに基づいてリーク判定値Ｐｊを演算しても、燃料タンク１の変形による誤診断を防止し、かつ診断頻度を確保することができる。特に、燃料タンク１が金属製の場合のように、温度に応じた燃料タンク変形量が小さい場合には、十分な精度でリーク診断を行うことができる。

なお、上記説明では、いわゆるポンプ方式のリーク診断への適用について説明したが、いわゆるエンジン負圧方式やＥＯＮＶ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｏｆｆ Ｎａｔｕｒａｌ Ｖａｃｕｕｍ）方式のようにエアポンプ４を用いないリーク診断についても、同様に適用することができる。

図６は、エンジン負圧方式やＥＯＮＶ方式に適用する場合の、エバポパージシステムの概略図である。エアポンプ４を配置せずにドレイン通路１１にドレインカットバルブ１２を配置する点を除いて、基本的に同様の構成である。なお、エアポンプ４を用いないことに伴いエバポパージシステム内の圧力を密閉するためにドレインカットバルブ１２の制御が必要になる。

エンジン負圧方式の場合は、車両走行中に、ドレインカットバルブ１２を閉じ、パージバルブ５を開くことで、吸気通路６の負圧をエバポパージシステム内に導入し、再びパージバルブ５を閉じてエバポパージシステム系を閉塞する。そして、パージバルブ５を閉じた後のエバポパージシステム系内の圧力変化に基づいて、リークの有無を判定する。具体的には、リークがなければエバポパージシステム系内は負圧に保たれるので、エバポパージシステム系内の圧力が所定の閾値より高くなったらリークありと判定する。

一方、ＥＯＮＶ方式の場合は、エンジン停止後に、ドレインカットバルブ１２を閉じてエバポパージシステム系を閉塞し、この系内の圧力変化に基づいてリークの有無を判定する。エンジン停止後は、前述したように排気通路からの熱の影響は受けつつ、走行風による冷却がなくなるため、燃料タンク内の温度は一旦上昇し、排気通路の温度低下に伴って低下する。このとき、リークがなければ、温度変化に伴ってエバポパージシステム系内の圧力も変動するはずなので、燃料温度が変化しているにもかかわらず圧力変動が所定の閾値よりも小さければリークありと判定する。なお、燃料温度は燃料温度センサ１５により検出する。

これら負圧方式やＥＯＮＶ方式の場合にも、判定に用いる閾値を燃料レベルＦ、雰囲気温度Ｔに応じて設定することにより、燃料タンク１が変形する場合にも精度良くリーク診断を行うことができる。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。

１ 燃料タンク
２ 燃料レベルセンサ
３ キャニスタ
４ エアポンプ
５ パージバルブ
６ 吸気通路
７ スロットルバルブ
８ 圧力センサ
９ エバポ通路
１０ パージ通路
１１ ドレイン通路
１２ ドレインカットバルブ
１３ コントロールユニット

Claims (4)

1. 燃料タンク内の燃料蒸発ガスを内燃機関の吸気通路にパージするエバポパージシステムのリーク診断装置において、
   前記燃料タンクを含むエバポパージ系内の圧力を検出する圧力検出手段と、
   閉塞した状態における前記エバポパージ系内の圧力とリーク判定用閾値とを比較することによりリークの有無を判定するリーク判定手段と、
   を備え、
   前記リーク判定手段は、前記燃料タンクの変形量に応じたリーク判定用閾値を設定することを特徴とするエバポパージシステムのリーク診断装置。
2. 前記燃料タンク内の燃料レベルを検出する燃料レベル検出手段を備え、
   前記リーク判定手段は、前記燃料タンクの変形がないとした場合のリーク判定用閾値である基準判定値を前記燃料レベルに基づいて補正することにより前記燃料タンクの変形量に応じたリーク判定用閾値を設定することを特徴とする請求項１に記載のエバポパージシステムのリーク診断装置。
3. 前記エバポパージシステムの雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段を備え、
   前記リーク判定手段は、前記基準判定値を前記燃料レベル及び前記雰囲気温度に基づいて補正することにより前記燃料タンクの変形量に応じたリーク判定用閾値を設定することを特徴とする請求項２に記載のエバポパージシステムのリーク診断装置。
4. 前記リーク判定手段は、負圧を導入した状態で閉塞した場合の前記エバポパージ系内の圧力と前記リーク判定用閾値とを比較するものであって、
   前記リーク判定手段は、前記エバポパージ系内に導入する負圧に応じて前記基準判定値、及びこの基準判定値の補正量を設定することを特徴とする請求項２または３に記載のエバポパージシステムのリーク診断装置。

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