JP5509046B2

JP5509046B2 - 燃料タンクのリーク検知装置

Info

Publication number: JP5509046B2
Application number: JP2010261782A
Authority: JP
Inventors: 歩堀場; 昌一北本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-11-24
Filing date: 2010-11-24
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2030-11-24
Also published as: JP2012112306A

Description

本発明は、燃料タンクのリーク検知装置に関し、特に密閉構造の燃料タンクのリーク箇所を検知するための燃料タンクのリーク検知装置に関するものである。

走行状況に応じてエンジン（内燃機関）とモータ（電動機）との少なくとも一方を動力源として走行するハイブリッド車が公知であり、さらに、そのモータの電源となるバッテリの充電を駐車状態でも可能とするプラグインハイブリッド車が知られている。そのようなプラグインハイブリッド車では、バッテリの充電量が十分な場合にはモータだけで走行可能であることから、近距離を走行して充電することを繰り返す場合には燃料を使用しない状態が続く。

プラグインハイブリッド車におけるエンジンの燃料として揮発性液体燃料（例えばガソリン）を使用する場合には公知の燃料タンクを用いることができるが、燃料が使用されないまま長期に放置された場合には燃料タンク内に溜まる蒸発燃料が増大することになる。蒸発燃料が溜まり過ぎて燃料タンク内が高圧になった場合には、常時閉弁しているが高圧で開弁する調圧弁を介して蒸発燃料をキャニスタに吸着させることができる。

また、蒸発燃料をキャニスタに吸着させたり吸気管に導入する蒸発燃料処理系路（エバポ系路）におけるリーク状態が放置されるのを防止するためにリーク検知装置を設けたものがある。例えば、蒸発燃料処理系路の内圧と外圧との間に差圧を生じさせた後にその系路を密閉して測定した場合の内圧の挙動と、蒸発燃料の発生に基づく蒸発燃料処理系路の内圧変化量とに基づいてリークの有無を検知することができる。

さらに、リークの有無をエンジン停止後に行うことが考えられるが、エンジン停止後にはバッテリの負担を軽減することが望ましく、例えばエンジン停止後のリーク診断期間中に、エバポ系の圧力をサンプリングするタイミングに合わせてリーク診断手段（車載コンピュータ）に間欠的に電源電圧を供給することにより、電源電圧を供給し続ける必要を無くして、電力消費量を少なくすることができるとしたものがある（例えば特許文献１参照）。

特開２００３−７４４２１号公報

しかしながら、上記リーク診断では、所定のリーク診断期間を設定しており、リークの有無の判定はリーク診断期間の経過後に行うものであり、制御手段（車載コンピュータ等）の電力消費量をできるだけ少なくするものではないという問題があった。

このような課題を解決して、車両のシステム停止後に行うリーク診断において、その制御手段の電力消費量をできるだけ少なくすることを実現するために、本発明に於いては、燃料を貯留する燃料タンク（２）と、前記燃料タンクのタンク内圧を検出するタンク内圧センサ（１４）と、前記燃料タンクのタンク内温度を検出するタンク内温度センサ（２３）と、車両のシステム停止時に起動されかつ前記タンク内圧に基づいてリークの有無の診断するリーク診断制御手段（１９ａ）とを有し、前記リーク診断制御手段は、起動時に前記タンク内圧の検出値と前記タンク内温度の検出値とを読み込み、該読み込んだ前記タンク内圧に基づいてリークの可能性有りと判断した場合には所定の間隔で所定回数起動停止を繰り返すようにされ、かつ前記タンク内温度の今回検出値と前回検出値との変化が所定値より小さい場合には前記タンク内圧の変化を判断せずに診断を継続し、リークの有無を判定した時点で診断を終了し、所定回数継続して前記タンク内圧の変化を判断せずと判定した場合には診断結果を保留とするものとした。

これによれば、駐車等により車両のシステムが停止した時に例えばタンク内圧が低い場合にはリークによるものなのか蒸発燃料の発生量が少なかったためなのか不明であるが、その様な場合には所定時間をおいて再度起動してタンク内圧を検出し、タンク内圧に変化が有る場合にはリーク有りと判定し、変化が見られなければリーク無しと判定することができ、リークの有無を必要最小限の回数で終了することができ、バッテリ上がりを抑制し得る。

特に、前記リーク診断制御手段は、前記起動時の前記タンク内圧の前記検出値がゲージ圧として大気圧よりも大きい正圧または負圧である場合には、リーク無しと判定して診断を終了すると良い。これによれば、１回目の起動で診断を終了することから、診断のための起動時間を必要最小限とすることができる。

また、前記燃料タンクのタンク内温度を検出するタンク内温度センサ（２３）を有し、前記リーク診断制御手段は、起動時に前記タンク内温度と前記タンク内圧とを記憶し、前記タンク内温度の今回検出値と前回検出値との変化が所定値より大きく、かつ前記タンク内圧の今回検出値と前回検出値との変化が所定値より小さい場合にはリーク有りと判定すると良い。これによれば、タンク内温度の変化が大きい場合にはリークが無ければ温度変化に応じてタンク内圧も変化し、それによりリーク無しと判定でき、逆に温度変化が大きいにもかかわらずタンク内圧の変化が見られなければリーク有りと判定できるため、より確実な診断を行うことができる。

また、前記リーク診断制御手段は、前記タンク内温度の今回検出値と前回検出値との変化が所定値より小さい場合には前記タンク内圧の変化を判断せずに診断を継続すると良い。これによれば、タンク内温度の変化が小さい場合にはタンク内圧の変化も小さく、その変化によりリークの有無を判別することが難しいため、そのような場合には直ぐに判定せず、再度時間をおいて判定することにより、より確実な診断を行うことができる。

また、前記リーク診断制御手段は、電源電圧を供給するバッテリ（ＢＴ）の充電状態を検出し、当該充電状態が診断を継続するのに不十分であると判定した時点で診断を終了すると良い。これによれば、バッテリの充電不足で診断を行ってしまうことにより、バッテリ上がりになってしまうのを防止することができる。

このように本発明によれば、駐車等、車両のシステム停止後に燃料タンクのリークの有無を診断するためにタンク内圧の変化を見る場合に、所定の間隔で所定回数起動停止を繰り返してリークの有無を判定し、判定した時点で診断を終了することにより、リークの有無を必要最小限の回数で終了することができ、バッテリ上がりを抑制し得る。

本発明が適用された燃料タンクの蒸発燃料処理装置の構成を示す図である。本発明に基づく制御フロー図である。図２に制御要領を補足説明するための表である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明が適用された燃料タンクの蒸発燃料処理装置の構成を示す図である。なお、内燃機関としてガソリンを燃料とするエンジンを自動車に用いた例について説明するが、燃料としては、ガソリンに限られるものではなく、燃料タンク内で蒸発燃料が発生し得るものが対象となり、また自動車に限定されるものではない。

図１に示されるようにエンジン１に供給する燃料を貯留しておく燃料タンク２が設けられており、その燃料タンク２には燃料を給油するための給油管３が接続されている。給油管３の給油口３ａにはフィラーキャップ４が例えばねじ構造により着脱自在に取り付けられており、フィラーキャップ４の取り付け状態では給油口３ａは外部に対して完全に閉じられている。

燃料タンク２にはベーパ通路としての第１通路５を介してキャニスタ装置６が接続されている。第１通路５には、その中間部に例えばソレノイド弁からなる制御弁７が設けられていると共に、制御弁７をバイパスするバイパス通路８が接続され、そのバイパス通路８の中間部にはタンク保護用に２方向リリーフ弁９が設けられている。２方向リリーフ弁９は、燃料タンク２のタンク内圧がキャニスタ装置６側に比して所定圧以上の高圧になった場合に開弁する正方向リリーフ弁と、その逆の場合で所定圧以上になった場合に開弁する逆方向リリーフ弁とからなる。

キャニスタ装置６には、蒸発燃料を吸着する活性炭が充填されたキャニスタ６ａが内蔵されており、キャニスタ装置６のキャニスタ６ａを挟んで第１通路５とは反対側には、負圧発生装置１０が接続されている。負圧発生装置１０には、エンジン吸気負圧相当の負圧を擬似的に発生させて蒸発燃料処理系の漏れをチェックするための負圧ポンプ（図示省略）と、通常時に大気と連通させるための大気開放弁１０ａとが設けられている。

キャニスタ装置６は、パージ通路としての第２通路１１を介してエンジン１の吸気管１３に接続されており、第２通路１１の中間部にはパージ制御弁としての例えばソレノイド弁からなるパージ制御弁１２が設けられている。エンジン１の運転時には、大気開放弁１０ａを大気連通状態にすると共にパージ制御弁１２を開弁制御することにより、キャニスタ６ａに吸着されている蒸発燃料が吸気管１３に入り、蒸発燃料のパージが行われる。

また、第１通路５における制御弁７の上流側（燃料タンク２側）には燃料タンク２のタンク内圧（絶対圧）を検出するためのタンク内圧センサとしての第１圧力センサ１４が設けられ、キャニスタ装置６の第１通路５に連通する部分には第１通路５における制御弁７及び２方向リリーフ弁９の下流側の圧力（キャニスタ内圧）を検出するためのキャニスタ内圧センサとしての第２圧力センサ１５が設けられている。

また、吸気管３の吸気口３ａの外側には、フィラーキャップ４を外部からアクセス（着脱のために回す）できないように、フィラーキャップ４を覆う大きさのフィラーリッド１６が設けられている。フィラーリッド１６は、本実施形態の自動車の場合にはボディのアウタパネルと同一面をなすように形成されており、また開方向のばね付勢力に抗して、ソレノイド１７のプランジャをロックピンとして閉状態にロックされるようになっている。また、フィラーリッド１６の開状態を検出するリッド開センサ１８が設けられている。このようにしてフィラーリッドロック解除手段が構成されている。

そして、本蒸発燃料処理装置の制御を行う制御手段としての制御ユニット１９が設けられている。制御ユニット１９には、第１圧力センサ１４と第２圧力センサ１５とリッド開センサ１８との各検出値信号、及び例えば運転席近傍に配設されたリッド開スイッチ２１からの操作信号の入力を処理し、制御弁７と負圧発生装置１０とソレノイド１７とに対する各制御を行うためのインターフェースやＣＰＵ及び必要な回路が設けられている。

本実施形態では車両の動力源に、エンジン１の他に電動モータ２２を用いており、バッテリＢＴの充電容量が十分な状態では電動モータ２２のみによる運転が可能になっている。また、燃料タンク２内の温度（タンク内温度Ｔｉ）を検出するタンク内温度センサ２３と、外気温Ｔｏを検出する外気温度センサ２４とがそれぞれ適所に設けられている。そして、制御ユニット１９には後記するリーク診断を行うためのリーク診断制御手段としてのリーク診断回路１９ａが設けられている。リーク診断回路１９ａは、上記ＣＰＵによりプログラム制御される部分を含むと共に、各センサ１４・２３・２４の検出値を取り込むインタフェース等を含む。

次に、制御ユニット１９による本発明に基づくリーク診断を図２のフロー図及び図３の表を併せて参照して説明する。この制御は、制御ユニット１９内でＣＰＵを用いたプログラムによる制御であって良い。また、リーク診断が終了するまではプログラム実行に必要なＣＰＵ及びその周りの回路は動作継続するものとする。

先ず、ステップＳＴ１ではエンジン１及びモータ２２を制御する回路が停止状態（システム停止状態）であるか否かを判別する。ここで、システム停止状態とは、例えばイグニッションスイッチを切りにして駐車状態になる事を意味するものであって良い。また、モータ２２のみで走行した場合もあり、その場合にはエンジン１は停止状態のままである。

ステップＳＴ１でシステム停止ではない（運転中）と判定された場合にはステップＳＴ１を繰り返し、システム停止と判定された場合にはステップＳＴ２に進み、そこで、制御ユニット１９内のリーク診断に必要なリーク診断回路１９ａを起動し、必要の無い回路は停止のままとする。これにより、バッテリＢＴの電力消費量をできるだけ抑制することができる。

次のステップＳＴ３では、ゲージ圧として検出されるタンク内圧Ｐが大気圧（＝０気圧）に対して相対的に（正圧または負圧側に）高いか否かを判別する。この場合、検出誤差ΔＰｅにより大気圧とみなせる範囲（ΔＰｅ＞Ｐ＞−ΔＰｅ）を考慮して判別して良い。タンク内圧Ｐが大気圧とみなせる範囲としての大気圧近傍であると判定された場合にはステップＳＴ４に進む。ステップＳＴ４では、各センサ１４・２３（または２４）により検出されたタンク内圧Ｐとタンク内温度Ｔｉ（または外気温Ｔｏ）とを記憶する。次のステップＳＴ５で一旦リーク診断回路１９ａを停止し、かつタイマ（図示省略）を起動する。ステップＳＴ５で起動されたタイマによる所定時間経過後にステップＳＴ６に進む。ここまでの処理を１回目とする。上記温度センサ２３・２４としてはいずれか一方で良く、以下の説明ではタンク内温度センサ２３を用いて説明する。外気温度センサ２４を用いる場合には、外気温Ｔｏをタンク内温度Ｔｉに換算することで対応し得る。

ステップＳＴ６ではリーク診断回路１９ａを再び起動する。ステップＳＴ５からステップＳＴ６に至る所定時間は、例えばエンジン１の停止後の雰囲気温度の変化に応じて、タンク内温度Ｔｉ変化によりタンク内圧Ｐに検出可能な圧力変化が生じる時間として良い。あるいは、エンジン１を駆動していない場合に対応して、標準的な１日の気温変化に応じて設定することもでき、走行状態に応じてそれらの組み合わせも可能である。

次のステップＳＴ７では、バッテリＢＴの充電状態がリーク診断を継続するのに十分であるか否かを判別し、不十分であると判定された場合にはステップＳＴ８に進み、本制御を終了してバッテリ上がりを防止し、十分であると判定された場合にはステップＳＴ９に進む。

ステップＳＴ９では、今回検出されたタンク内温度Ｔｉ(n)の今回検出値Ｔ(n)と、前回検出されたタンク内温度Ｔｉ(n-1)の前回検出値Ｔ(n-1)との間に所定変化量ΔＴｄより大きな変化があった否かを判別し、変化ありの場合にはステップＳＴ１０に進む。

ステップＳＴ１０では、今回検出されたタンク内圧Ｐ(n)と前回検出されたタンク内圧Ｐ(n-1)との間に所定変化量ΔＰｄより大きな変化があった否かを判別する。なお、ステップＳＴ１０に進んできた場合には、上記ステップＳＴ３でタンク内圧Ｐが大気圧近傍であると判定された場合であり、大気圧に対して正圧または負圧状態のいずれもあり得るので、絶対値を取って変化を見ている。ステップＳＴ１０で変化ありと判定された場合にはステップＳＴ１１に進む。

ステップＳＴ１１に進んだ場合には、タンク内温度Ｔｉに所定以上の変化があり、温度変化に追従してタンク内圧Ｐも所定以上に変化した場合になることから、燃料タンク２にリークが無いとして本制御を終了する。最初のルーチンで終了する場合は図３の表の「リーク無し」の上段が該当する。

なお、上記ステップＳＴ３でタンク内圧Ｐが大気圧に対して正圧または負圧側に大きいと判定された場合には、燃料タンク２内が大気圧に対して高圧に保たれていると判断されるため、その場合にはリーク無しとすることができ、ステップＳＴ１１に進む（図３の表での図示省略）。

一方、上記ステップＳＴ９で今回検出値Ｔ(n)と前回検出値Ｔ(n-1)との間に所定変化量ΔＴｄ以下の小さな変化であると判定された場合にはステップＳＴ１２に進む。ステップＳＴ１２では保留カウンタＲをカウントアップ（例えば１を加算）する。次のステップＳＴ１３では保留カウンタＲが所定値Ｒｄに達したか否かを判別し、所定値Ｒｄ未満の場合にはステップＳＴ４に戻り、所定値Ｒｄに達した場合にはステップＳＴ１４に進む。

ステップＳＴ１４に進んだ場合は変化の小さな状態が所定回数（Ｒｄ）繰り返された場合であり、その場合には変化が見られるがリークの有無を判別し得るほどの明確な変化とならない場合であり、リーク診断を行うには難しいため保留とし、例えば図示されない診断結果表示部に保留の判定結果を残して本制御を終了する。この結果は次回運転開始時に表示されるようにしても良い。なお、この場合の所定値Ｒｄはバッテリ上がりが生じない回数とし、かつ無駄に繰り返さない回数とすると良く、例えば３であって良い。この場合は、図３の表の「リーク不明」が該当する。

なお、最初のステップＳＴ１３からステップＳＴ４に戻って、ステップＳＴ９でΔＴｄより大きな変化が見られ、ステップＳＴ１０からステップＳＴ１１に進んだ場合には、図３の「リーク無し」の下段が該当する。

また、ステップＳＴ１０で今回検出されたタンク内圧Ｐ(n)と前回検出されたタンク内圧Ｐ(n-1)との間に所定変化量ΔＰｄ以下の小さな変化であると判定された場合にはステップＳＴ１５に進む。このステップＳＴ１５に進んだ場合は、温度変化は大きいにもかかわらず、それに伴ったタンク内圧Ｐの大きな変化（＞ΔＰｄ）が見られなかった場合であり、燃料タンク２にリークの可能性があるとして、そこで異常カウンタＮＧをカウントアップ（例えば１を加算）する。この場合は図３の「リーク有り」の上段が該当する。なお、図３の「リーク有り」の下段は、ステップＳＴ９から１回ステップＳＴ１２に進んだ場合である。

次のステップＳＴ１６では異常カウンタＮＧが所定値ＮＧｄに達したか否かを判別し、所定値ＮＧｄ未満の場合にはステップＳＴ４に戻り、所定値ＮＧｄに達した場合にはステップＳＴ１７に進む。なお、この場合の所定値ＮＧｄはバッテリ上がりが生じない回数とし、かつ無駄に繰り返さない回数とすると良く、２回続いた場合にはリークの可能性が大であることから例えば２であって良い。そして、ステップＳＴ１７では例えば図示されない診断結果表示部に燃料タンク２のリーク有りの結果を残して本制御を終了する（図３の表の「リーク有り」参照）。

なお、ステップＳＴ１７でリーク有りと判定する場合には、センサ１４・２３（２４）の故障の場合もあるため、センサ故障の可能性有りの警報を次回走行開始時に出力するようにしても良い。

このように処理することにより、状態に応じてルーチンの回数を変えてリークの有無を診断することができ、不必要に電力消費してしまうことを抑制でき、車両のシステム停止後すなわちバッテリＢＴだけを電源として診断制御する場合のバッテリ上がりを好適に防止することができる。

２燃料タンク
５第１通路（ベーパ通路）
１４第１圧力センサ（タンク内圧センサ）
１９ａリーク診断回路（リーク診断制御手段）
２３タンク内温度センサ
ＢＴバッテリ

Claims

燃料を貯留する燃料タンクと、前記燃料タンクのタンク内圧を検出するタンク内圧センサと、前記燃料タンクのタンク内温度を検出するタンク内温度センサと、車両のシステム停止時に起動されかつ前記タンク内圧に基づいてリークの有無の診断するリーク診断制御手段とを有し、
前記リーク診断制御手段は、起動時に前記タンク内圧の検出値と前記タンク内温度の検出値とを読み込み、該読み込んだ前記タンク内圧に基づいてリークの可能性有りと判断した場合には所定の間隔で所定回数起動停止を繰り返すようにされ、かつ前記タンク内温度の今回検出値と前回検出値との変化が所定値より小さい場合には前記タンク内圧の変化を判断せずに診断を継続し、リークの有無を判定した時点で診断を終了し、所定回数継続して前記タンク内圧の変化を判断せずと判定した場合には診断結果を保留とすることを特徴とする燃料タンクのリーク検知装置。
前記リーク診断制御手段は、前記起動時の前記タンク内圧の前記検出値がゲージ圧として大気圧よりも大きい正圧または負圧である場合には、リーク無しと判定して診断を終了することを特徴とする請求項１に記載の燃料タンクのリーク検知装置。
前記リーク診断制御手段は、起動時に前記タンク内温度と前記タンク内圧とを記憶し、前記タンク内温度の今回検出値と前回検出値との変化が所定値より大きく、かつ前記タンク内圧の今回検出値と前回検出値との変化が所定値より小さい場合にはリーク有りと判定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料タンクのリーク検知装置。
前記リーク診断制御手段は、電源電圧を供給するバッテリの充電状態を検出し、当該充電状態が診断を継続するのに不十分であると判定した時点で診断を終了することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の燃料タンクのリーク検知装置。