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JP2005030331A - Fuel property determination device, leakage diagnostic device, and engine control device of vehicle - Google Patents

Fuel property determination device, leakage diagnostic device, and engine control device of vehicle Download PDF

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JP2005030331A
JP2005030331A JP2003272051A JP2003272051A JP2005030331A JP 2005030331 A JP2005030331 A JP 2005030331A JP 2003272051 A JP2003272051 A JP 2003272051A JP 2003272051 A JP2003272051 A JP 2003272051A JP 2005030331 A JP2005030331 A JP 2005030331A
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fuel
pressure
vehicle
evaporation
liquid level
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JP2003272051A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshio Hori
堀  俊雄
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To detect the property on evaporation of fuel irrespective of the running state of a vehicle, and to detect a trouble of an evaporation system according to the evaporation property of the fuel with excellent accuracy. <P>SOLUTION: A fuel property determination device measures the vapor generation by a vapor generation measurement means 203 from the result of detection of the pressure in a fuel tank, estimates the vapor generation by a vapor generation estimation means 202 from the result of detection of the fluctuation of the fuel level by a liquid level oscillation level determination means 201 to detect fluctuation of the fuel level in the fuel tank, and determines the fuel property by a fuel property determination means 206 from the estimated evaporation value and the measured evaporation value. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、車両の燃料性状判定装置およびリーク診断装置、エンジン制御装置に関し、特に燃料タンク内に発生する蒸発燃料の挙動により燃料性状の判定を行う燃料性状判定装置およびリーク診断装置、エンジン制御装置に関する。   The present invention relates to a vehicle fuel property determination device, a leak diagnosis device, and an engine control device, and more particularly to a fuel property determination device, a leak diagnosis device, and an engine control device that determine fuel properties based on the behavior of evaporated fuel generated in a fuel tank. About.

自動車等の車両に搭載される燃料タンクのエバポパージシステムの故障診断装置として、サンプリング様態をもってサンプリングしたエバポ通路の2つの内圧値の差分が所定値以上であり、かつ、エバポ通路の内圧値の変化度合いが所定値以上であることによって燃料液面の揺れに起因するエバポ経路の内圧変動を検出し、内圧変動の発生検出回数が所定回数以上となると、エバポパージシステムの故障を検出する診断の実行を禁止するエバポパージシステムの故障診断装置がある(例えば、特許文献1)。
上述のエバポパージシステムの故障診断装置は、内圧変動が生じる原因として、燃料液面の揺れが発生したときに、燃料の蒸発が促進され、もって該内圧が変動するとしている。
As a failure diagnosis device for a fuel tank evaporation purge system mounted on a vehicle such as an automobile, the difference between the two internal pressure values of the evaporation passage sampled in the sampling mode is a predetermined value or more, and the change in the internal pressure value of the evaporation passage When the degree is equal to or greater than a predetermined value, the internal pressure fluctuation of the evaporation path due to the fluctuation of the fuel liquid level is detected, and when the number of occurrences of the internal pressure fluctuation exceeds the predetermined number of times, a diagnosis is performed to detect a failure of the evaporation purge system. There is a failure diagnosis device for an evaporative purge system that prohibits (for example, Patent Document 1).
The above-described failure diagnosis apparatus for the vapor purge system assumes that the fluctuation of the internal pressure causes the fuel evaporation to be promoted when the fuel level fluctuates and the internal pressure fluctuates.

しかしながら、液面の揺れは、車両に加速度が発生したときに生じるものであり、その発生は能動的に制御できるものではない。したがってこのような従来のエバポパージシステムの故障診断装置では、車両の運転状態によっては、エバポパージシステムの故障を検出する診断を正しく実行することができない。
特開2001−12317号公報
However, the fluctuation of the liquid level occurs when acceleration is generated in the vehicle, and the generation thereof cannot be actively controlled. Therefore, in such a conventional failure diagnosing apparatus for an evaporative purge system, it is not possible to correctly execute a diagnosis for detecting a malfunction of the evaporative purge system depending on the operating state of the vehicle.
JP 2001-12317 A

本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、燃料の蒸発に関する性状を検出し、燃料の蒸発性状によってリーク診断し、該診断に基づきエンジン制御(燃料供給制御)を精度よく行う装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such conventional problems. The object of the present invention is to detect a property related to fuel evaporation, perform a leak diagnosis based on the fuel evaporation property, and perform engine control ( An object of the present invention is to provide an apparatus for accurately performing fuel supply control.

本発明による車両の燃料性状判定装置は、車両に搭載された燃料タンクの燃料性状を判定する燃料性状判定装置において、揮発性の燃料を貯蔵する燃料タンク内の圧力を検出する圧力検出手段と、前記燃料タンクの燃料液面の変動を検出する液面変動検出手段と、前記圧力検出手段による圧力検出結果と前記液面変動検出手段による燃料液面の変動の検出結果から前記燃料タンク内の燃料性状を判定する燃料性状判定手段とを有することを特徴とする。   A fuel property determination device for a vehicle according to the present invention is a fuel property determination device for determining a fuel property of a fuel tank mounted on a vehicle, a pressure detection means for detecting a pressure in a fuel tank for storing volatile fuel, Liquid level fluctuation detecting means for detecting the fluctuation of the fuel level of the fuel tank, the pressure detection result by the pressure detecting means, and the detection result of the fuel level fluctuation by the liquid level fluctuation detecting means, the fuel in the fuel tank And a fuel property judging means for judging the property.

本発明による車両の燃料性状判定装置は、車両の燃料性状判定装置前記液面変動検出手段による燃料液面の変動の検出結果から燃料の蒸発量を推定する蒸気発生量推定手段と、前記圧力検出手段による圧力検出結果から燃料の蒸発量を測定する蒸気発生量測定手段とを有し、前記燃料性状判定手段は、前記蒸気発生量推定手段による蒸発量推定値と前記蒸気発生量測定手段による蒸発量測定値から燃料性状を判定することを特徴とする。   The fuel property determination device for a vehicle according to the present invention includes: a vapor generation amount estimation unit that estimates a fuel evaporation amount from a detection result of a fuel liquid level variation by the liquid level variation detection unit of the vehicle; and the pressure detection Vapor generation amount measuring means for measuring the amount of fuel evaporation from the pressure detection result by the means, and the fuel property determining means is an estimated evaporation amount by the vapor generation amount estimation means and an evaporation amount by the vapor generation amount measurement means. The fuel property is judged from the quantity measurement value.

本発明によるリーク診断装置は、上述の発明による車両の燃料性状判定装置による燃料性状の判定結果を用いて燃料系のリークの有無を診断することを特徴とする。このリークの有無診断は、車両運転の終了のタイミングで行うことが好ましい。   The leak diagnosis apparatus according to the present invention is characterized by diagnosing the presence or absence of a leak in the fuel system by using the fuel property determination result by the vehicle fuel property determination apparatus according to the above-described invention. It is preferable to perform the leakage presence / absence diagnosis at the timing of the end of vehicle operation.

本発明によるエンジン制御装置は、燃料性状判定装置による燃料性状の判定結果を用いて燃料噴射量を補正することを特徴とする。   The engine control device according to the present invention is characterized in that the fuel injection amount is corrected by using the fuel property determination result by the fuel property determination device.

本発明によるの燃料性状判定装置は、燃料の蒸発に関する性状を、タンク内圧力挙動、すなわち、燃料タンク内の圧力と燃料液面の変動より、その場の条件で測定することができ。そして、燃料性状の判定結果を用いてリーク診断、エンジン制御を精度よく行うことができる。   The fuel property determination apparatus according to the present invention can measure the property related to the evaporation of the fuel under the in-situ conditions from the pressure behavior in the tank, that is, the pressure in the fuel tank and the fluctuation of the fuel liquid level. And the leak diagnosis and engine control can be accurately performed using the determination result of the fuel property.

図1は本発明の一実施形態の燃料性状判定装置が適用される車両用エンジンシステムの全体構成を示している。筒内噴射内燃機関100は、燃焼室101を有する。燃焼室101に導入される吸入空気は、エアクリーナ102の入口部102aから取り入れられ、内燃機関の運転状態計測手段の一つである空気流量計(エアフローセンサ)103を通り、吸気流量を制御する電制スロットル弁105を収容したスロットルボディ106を通ってコレクタ107に入る。   FIG. 1 shows the overall configuration of a vehicle engine system to which a fuel property determination device according to an embodiment of the present invention is applied. The cylinder injection internal combustion engine 100 has a combustion chamber 101. The intake air introduced into the combustion chamber 101 is taken in from the inlet portion 102a of the air cleaner 102, passes through an air flow meter (air flow sensor) 103 which is one of the operating state measuring means of the internal combustion engine, and controls the intake flow rate. The collector 107 enters the collector 107 through the throttle body 106 that houses the throttle valve 105.

エアフローセンサ103は吸気流量を表す信号をエンジン制御装置であるコントロールユニット150に出力する。スロットルボディ106には電制スロットル弁105の開度を検出する内燃機関の運転状態計測手段の一つであるスロットルセンサ104が取り付けられている。スロットルセンサ104はスロットル弁開度を表す信号をコントロールユニット150に出力する。
コレクタ107に吸入された空気は、内燃機関100の各燃焼室101の吸気ポート108に接続された各吸気管109に分配され、各燃焼室101に導かれる。吸気ポート108はカムシャフト117によって駆動される吸気弁118により開閉される。
The air flow sensor 103 outputs a signal representing the intake air flow rate to the control unit 150 which is an engine control device. The throttle body 106 is provided with a throttle sensor 104 that is one of the operating state measuring means for the internal combustion engine that detects the opening degree of the electric throttle valve 105. The throttle sensor 104 outputs a signal representing the throttle valve opening to the control unit 150.
The air sucked into the collector 107 is distributed to the intake pipes 109 connected to the intake ports 108 of the combustion chambers 101 of the internal combustion engine 100 and guided to the combustion chambers 101. The intake port 108 is opened and closed by an intake valve 118 driven by a camshaft 117.

ガソリン等の揮発性を有する燃料は車載の燃料タンク110に貯蔵される。燃料は、燃料タンク110から燃料ポンプ111により一次加圧されて燃料圧力レギュレータ112により一定の圧力に調圧される。燃料は、更に、高圧燃料ポンプ113でより高い圧力に二次加圧され、コモンレール(図示省略)へ圧送される。高圧燃料の圧力は燃料圧力センサ128によって監視され、燃料圧力センサ128は、燃料圧力の検出信号をコントロールユニット150に出力する。   Volatile fuel such as gasoline is stored in an in-vehicle fuel tank 110. The fuel is primarily pressurized from the fuel tank 110 by the fuel pump 111 and regulated to a constant pressure by the fuel pressure regulator 112. The fuel is secondarily pressurized to a higher pressure by the high-pressure fuel pump 113 and is pumped to a common rail (not shown). The pressure of the high-pressure fuel is monitored by the fuel pressure sensor 128, and the fuel pressure sensor 128 outputs a fuel pressure detection signal to the control unit 150.

高圧燃料は、各燃焼室101毎に設けられているインジェクタ114から燃焼室101に直接噴射される。燃焼室101に噴射された燃料は、点火コイル115によって高電圧化された電圧を印加される点火プラグ116によって着火される。燃焼室101の既燃焼ガスは、排気ポート119より排気管120、触媒コンバータ121へ排出される。排気ポート119はカムシャフト122によって駆動される排気弁123により開閉される。   High-pressure fuel is directly injected into the combustion chamber 101 from an injector 114 provided for each combustion chamber 101. The fuel injected into the combustion chamber 101 is ignited by a spark plug 116 to which a voltage increased by the ignition coil 115 is applied. The burnt gas in the combustion chamber 101 is discharged from the exhaust port 119 to the exhaust pipe 120 and the catalytic converter 121. The exhaust port 119 is opened and closed by an exhaust valve 123 driven by the camshaft 122.

排気弁123のカムシャフト122の回転角(位相)を検出するカム角センサ124が設けられている。カム角センサ124はカムシャフト122の位相を検出し、検出信号をコントロールユニット150に出力する。なお、カム角センサ124は吸気弁118側のカムシャフト117の回転角を検出するものでもよい。また、エンジン100のクランクシャフト125の回転と位相を検出するために、クランク角センサ126が設けられている。クランク角センサ126は検出信号をコントロールユニット150に出力する。排気管120の触媒コンバータ121より上流側には空燃比センサ127が設けられている。空燃比センサ127は排気ガス中の酸素濃度を検出し、その検出信号をコントロールユニット150に出力する。   A cam angle sensor 124 for detecting the rotation angle (phase) of the cam shaft 122 of the exhaust valve 123 is provided. The cam angle sensor 124 detects the phase of the cam shaft 122 and outputs a detection signal to the control unit 150. The cam angle sensor 124 may detect the rotation angle of the cam shaft 117 on the intake valve 118 side. A crank angle sensor 126 is provided to detect the rotation and phase of the crankshaft 125 of the engine 100. The crank angle sensor 126 outputs a detection signal to the control unit 150. An air-fuel ratio sensor 127 is provided upstream of the catalytic converter 121 in the exhaust pipe 120. The air-fuel ratio sensor 127 detects the oxygen concentration in the exhaust gas and outputs a detection signal to the control unit 150.

コントロールユニット150は、マイクロコンピュータ式のものであり、図2に示されているように、MPU151と、ROM152と、RAM153と、A/D変換器を含むI/OLSI154とにより構成されている。   As shown in FIG. 2, the control unit 150 is of a microcomputer type, and includes an MPU 151, a ROM 152, a RAM 153, and an I / O LSI 154 including an A / D converter.

コントロールユニット150は、エンジンの運転状態を計測(検出)する手段であるエアフローセンサ103、スロットセンサ104、クランク角センサ126、空燃比センサ121、冷却水温度センサ140、燃料圧力センサ128、アクセルセンサ129、スタータスイッチ130といった各種のセンサ等から信号を入力し、所定の各種演算処理を実行し、演算結果として得られた内容に基づき、インジェクタ114、点火コイル115、電制スロットル駆動モータ131に対し、所定の制御信号を出力し、燃料噴射量制御、点火時期制御及び電制スロットル制御を実行する。   The control unit 150 is an airflow sensor 103, a slot sensor 104, a crank angle sensor 126, an air-fuel ratio sensor 121, a cooling water temperature sensor 140, a fuel pressure sensor 128, an accelerator sensor 129, which are means for measuring (detecting) the operating state of the engine. Then, signals are input from various sensors such as the starter switch 130, and various predetermined calculation processes are executed. Based on the contents obtained as the calculation results, the injector 114, the ignition coil 115, and the electric throttle drive motor 131 are A predetermined control signal is output, and fuel injection amount control, ignition timing control, and electric throttle control are executed.

つぎに、燃料タンク110とそのエバポパージ系の構成を、図3を用いて説明する。燃料タンク110には、フロート132などを用いてタンク内の液面のレベルを測定し、燃料の残量を検出する燃料レベルセンサ133が装着されている。燃料レベルセンサ133は、燃料の液面レベルを電気信号に変換し、その信号はコントロールユニット160に出力する。なお、上述のコントロールユニット150は、実質的に、コントロールユニット160を兼ねている。   Next, the configuration of the fuel tank 110 and its evaporation purge system will be described with reference to FIG. The fuel tank 110 is equipped with a fuel level sensor 133 that measures the level of the liquid level in the tank using a float 132 or the like and detects the remaining amount of fuel. The fuel level sensor 133 converts the fuel level to an electric signal, and the signal is output to the control unit 160. The control unit 150 described above also substantially serves as the control unit 160.

燃料タンク110には、その内部の圧力を測定する圧力センサ134が装着されている。圧力センサ134は、タンク内圧力(上部空間圧力)と外部(大気圧)との相対圧力差を電気信号に変換し、その信号をコントロールユニット160に出力する。   The fuel tank 110 is equipped with a pressure sensor 134 that measures the internal pressure. The pressure sensor 134 converts the relative pressure difference between the tank internal pressure (upper space pressure) and the outside (atmospheric pressure) into an electrical signal and outputs the signal to the control unit 160.

燃料タンク110の上部空間は連通管135によってキャニスタ136と連通接続されている。キャニスタ136は、チャコールキャニスタのようなものであり、燃料タンク110内で揮発、蒸発した燃料(エバポ)を吸着し、燃料蒸発がを大気中に放出されることを防いでいる。   The upper space of the fuel tank 110 is connected to the canister 136 through a communication pipe 135. The canister 136 is like a charcoal canister and adsorbs fuel (evaporation) that has evaporated and evaporated in the fuel tank 110 to prevent the fuel evaporation from being released into the atmosphere.

キャニスタ136にはドレーンカットバルブ137が装着されている。ドレーンカットバルブ137は、電磁開閉弁により構成され、コントロールユニット160からの指令信号により、開弁、閉弁の状態を取ることができる。車両の運転を停止しているときにドレーンカットバルブ137を弁開すれば、燃料タンク110から蒸発する燃料はキャニスタ136内に導入され、吸着される。   A drain cut valve 137 is attached to the canister 136. The drain cut valve 137 is configured by an electromagnetic opening / closing valve, and can be opened or closed by a command signal from the control unit 160. If the drain cut valve 137 is opened while the operation of the vehicle is stopped, the fuel evaporated from the fuel tank 110 is introduced into the canister 136 and adsorbed.

キャニスタ136は連通管138によってエンジン100の吸気管109に連通接続されている。連通管138の途中にはパージバルブ139が設けられている。パージバルブ139は、コントロールユニット160が出力するり電気信号によつて駆動され、開弁開度を制御することができる。   The canister 136 is connected to the intake pipe 109 of the engine 100 through a communication pipe 138. A purge valve 139 is provided in the middle of the communication pipe 138. The purge valve 139 is driven by an electric signal output from the control unit 160 and can control the valve opening degree.

エンジン100は、低負荷〜中負荷での運転中に、吸気管109に負圧を発生している。したがって、かかる状態のときに、パージバルブ139を所定開口面積で開弁し、ドレーンカットバルブ137を弁開とすれば、外気がキャニスタ136内に導入され、キャニスタ136が吸着していた蒸発燃料が脱離して吸気管109に導かれる。燃料蒸気は外気とともにエンジン100で、通常の吸入空気、供給燃料とともに燃焼される。   The engine 100 generates a negative pressure in the intake pipe 109 during operation at a low load to a medium load. Therefore, in this state, if the purge valve 139 is opened with a predetermined opening area and the drain cut valve 137 is opened, the outside air is introduced into the canister 136 and the evaporated fuel adsorbed by the canister 136 is removed. Separated and guided to the intake pipe 109. Fuel vapor is burned together with normal intake air and supplied fuel in the engine 100 together with outside air.

キャニスタ136から供給される外気および蒸発燃料は、その量を管理しないと、エンジン100の供給空燃比に想定外の影響を与える。このため、パージバルブ139の開度をエンジン100の運転状態によって全閉状態も含めて調整し、エンジン100の供給空燃比に与える影響を小さくするようにしている。また、エンジン100の運転中に蒸発した燃料も、キャニスタ136を介して同様にエンジン100に吸引されるため、この燃料蒸気も同じく外気に放出されることはない。   If the amounts of the outside air and the evaporated fuel supplied from the canister 136 are not managed, the supply air-fuel ratio of the engine 100 is unexpectedly affected. For this reason, the opening degree of the purge valve 139 is adjusted including the fully closed state depending on the operating state of the engine 100 so as to reduce the influence on the supply air-fuel ratio of the engine 100. Further, since the fuel evaporated during the operation of the engine 100 is also sucked into the engine 100 through the canister 136, the fuel vapor is not released into the outside air as well.

かかる動作から理解されるように、以上説明したエバポパージ機構は、蒸発燃料を大気に放出しないように作用するが、例えば、燃料タンク110や連通管135に大気と連通する漏れが発生してしまった場合には、その機能を果たさなくなる場合がある。   As can be understood from this operation, the evaporative purge mechanism described above works so as not to release the evaporated fuel to the atmosphere. However, for example, the fuel tank 110 and the communication pipe 135 have leaked to communicate with the atmosphere. In some cases, the function may not be performed.

かかる故障を検出するため、以下に説明する手法で故障を検出することが良く行われている。図4はドレーンカットバルブ、パージバルブの制御状態と、それに伴う燃料タンク内の圧力を、時系列で示したものである。   In order to detect such a failure, it is often performed to detect the failure by the method described below. FIG. 4 shows the control state of the drain cut valve and the purge valve and the accompanying pressure in the fuel tank in time series.

図中Aのタイミングで、ドレーンカットバルブ137を閉とし、併せてパージバルブ139を適正な開口面積だけ開口する。すると、吸気管109からキャニスタ136、燃料タンク110へ負圧が伝播する。燃料タンク110内の負圧が所定範囲となったタイミングBでパージバルブ139を閉とする。   At the timing of A in the figure, the drain cut valve 137 is closed, and at the same time, the purge valve 139 is opened by an appropriate opening area. Then, negative pressure propagates from the intake pipe 109 to the canister 136 and the fuel tank 110. The purge valve 139 is closed at timing B when the negative pressure in the fuel tank 110 falls within a predetermined range.

これにより、燃料タンク110、キャニスタ136、連通管135、138は、閉空間となり、外部からの気体流入がなければ、一定の負圧を保持することとなる。ここで云う外部とは、空間内での蒸発も含むため、燃料の蒸発があれば、タンク内の圧力は上昇する。図の実線で示す特性は、タイミングBからタイミングCの間でゆるやかに上昇しているが、これは燃料の蒸発が発生している場合の挙動例である。同じ条件で、実際に漏れが発生しているときの挙動例を、図中の破線に示す。漏れから外気が閉空間内に流入するため、実線に比べタンク内圧力が大気圧に近くなっている。   As a result, the fuel tank 110, the canister 136, and the communication pipes 135 and 138 become a closed space, and if there is no gas inflow from the outside, a constant negative pressure is maintained. The term “external” as used herein includes evaporation in the space, so that if the fuel evaporates, the pressure in the tank rises. The characteristic indicated by the solid line in the figure rises gently between timing B and timing C. This is an example of behavior when fuel evaporation occurs. An example of behavior when leakage actually occurs under the same conditions is shown by a broken line in the figure. Since outside air flows into the closed space from the leak, the pressure in the tank is closer to the atmospheric pressure than the solid line.

図中のCのタイミングでは、故障の検出のための、一連の制御が終了したため、初期と同じ状態へとドレーンカットバルブ137、パージバルブ139の制御状態を復帰させており、これに伴いタンク内圧力は初期の状態へと復帰している。   At the timing C in the figure, since a series of control for detecting a failure has been completed, the control state of the drain cut valve 137 and the purge valve 139 is returned to the same state as the initial state, and accordingly, the tank internal pressure is restored. Has returned to its initial state.

以上説明したような一連の制御を行い、図中のタイミングBからタイミングCまでの間の、圧力の挙動を観察し、かつ燃料の蒸発量を知ることができれば、閉空間に発生した漏れの大きさを検出することができる。   If a series of controls as described above are performed, the pressure behavior from timing B to timing C in the figure can be observed, and the amount of fuel evaporation can be known, the amount of leakage that has occurred in the closed space is large. Can be detected.

つぎに、漏れの大きさを求める方法について説明する。開口面積Aの絞りを通過する空気の流量は、絞り前後の差圧ΔPの平方根に比例し、開口面積Aに比例する。上記説明した例では、流入した空気量によりタンク内の圧力が大気側になり、その速度は閉空間の中の、気体の体積により決まる。したがって、所定時間での圧力の変化量と、閉空間内の気体の体積がわかれば、開口面積Aを求めることができる。開口面積Aは漏れの大きさであり、閉空間内の気体の体積は、総体積から液体ガソリンの体積を減じたものであるから、燃料残量を検知すれば求めることができる。   Next, a method for obtaining the magnitude of leakage will be described. The flow rate of the air passing through the aperture having the aperture area A is proportional to the square root of the differential pressure ΔP before and after the aperture and is proportional to the aperture area A. In the example described above, the pressure in the tank becomes the atmospheric side due to the amount of air flowing in, and the speed is determined by the volume of gas in the closed space. Therefore, if the amount of change in pressure over a predetermined time and the volume of gas in the closed space are known, the opening area A can be obtained. The opening area A is the magnitude of leakage, and the volume of gas in the closed space can be obtained by detecting the remaining amount of fuel because the volume of liquid gasoline is subtracted from the total volume.

以上の説明から理解できるように、図3で説明した構成を備え、ガソリンの蒸発量を知ることができれば、漏れの大きさをコントロールユニット160で演算することができる。  As can be understood from the above description, if the configuration described in FIG. 3 is provided and the evaporation amount of gasoline can be known, the magnitude of leakage can be calculated by the control unit 160.

次に、ガソリンの蒸発の挙動について説明する。図5はガソリンの温度に対する飽和蒸気圧の関係の一例である。温度が高くなると、急激に高い蒸気圧を示す。ここで、ガソリンは、種々の炭化水素の混合物であるため、その組成により蒸気圧の特性はさまざまなものとなる。図5では、その一例として、軽質な特性Gtaと重質な特性Gtbを示す。これらのように、温度に対し蒸発特性の異なるガソリンは、市中でも様々な種類が販売されており、またガソリンの保存方法によっても、その特性は変化する。したがって、図4の破線の特性を観察したとしても、これがガソリンの蒸発によるものか、漏れからの外気の進入によるものか、ガソリンの特性を知ることなしには判別することができない。   Next, the behavior of gasoline evaporation will be described. FIG. 5 shows an example of the relationship between the saturated vapor pressure and the gasoline temperature. As the temperature increases, the vapor pressure rapidly increases. Here, since gasoline is a mixture of various hydrocarbons, its vapor pressure characteristics vary depending on its composition. FIG. 5 shows a light characteristic Gta and a heavy characteristic Gtb as an example. As described above, various types of gasoline having different evaporation characteristics with respect to temperature are sold in the city, and the characteristics change depending on the storage method of gasoline. Therefore, even if the characteristic of the broken line in FIG. 4 is observed, it cannot be determined without knowing the characteristic of gasoline whether this is due to the evaporation of gasoline or the entry of outside air from the leak.

ここで、別の、ガソリンの蒸発の挙動について説明する。ガソリンを容器に入れ、揺らすなどすると、蒸発が促進される。図6はその特性の一例を示したものである。横軸にガソリンに与える振動のエネルギを取り、縦軸には蒸気圧を取っている。図に示すように、ガソリンに振動エネルギを与えると、蒸気圧は上昇し、あるレベル以上の振動エネルギでは蒸気圧の上昇は緩やかになる。さらにその特性は、図5で説明したガソリンの蒸発特性と相関がある。すなわち、軽質のガソリンほど蒸気圧は高くなる。図6では、その一例として、軽質な特性Gvaと重質な特性Gvbを示す。   Here, another behavior of gasoline evaporation will be described. Evaporation is accelerated when gasoline is put in a container and shaken. FIG. 6 shows an example of the characteristics. The horizontal axis represents the energy of vibration applied to gasoline, and the vertical axis represents the vapor pressure. As shown in the figure, when vibration energy is applied to gasoline, the vapor pressure rises, and at a certain level or more of vibration energy, the vapor pressure rises slowly. Further, the characteristic is correlated with the evaporation characteristic of gasoline explained in FIG. That is, the lighter the gasoline, the higher the vapor pressure. FIG. 6 shows a light characteristic Gva and a heavy characteristic Gvb as an example.

この現象が車両の使用条件で現れる例を説明する。燃料タンク110は、当然ながら、車両(車体)に概略固定されているので、車両の発進、加速、減速、停止、旋回、振動に伴って燃料タンクも加減速を受け、液面に揺れが発生する。これをスロッシュと称する。   An example in which this phenomenon appears under the use conditions of the vehicle will be described. Naturally, the fuel tank 110 is roughly fixed to the vehicle (vehicle body), so that the fuel tank is also accelerated and decelerated as the vehicle starts, accelerates, decelerates, stops, turns and vibrates, and the liquid level is shaken. To do. This is called slosh.

この挙動の一例を図7に示す。図中のDのタイミングで加減速が発生すると、それに伴い液面に揺れが生じ、それが燃料レベルセンサ133に図のように検出される。液面揺れは振動であるから、タイミングDで受けた起振力に伴って図のように減衰しながら所定時間持続する。これに伴い、図6で説明した理屈により、燃料の蒸発が促進され、燃料タンクの圧力が所定の遅れをもって上昇し、揺れが収束すると、安定する。   An example of this behavior is shown in FIG. When acceleration / deceleration occurs at the timing D in the figure, the liquid level fluctuates accordingly, which is detected by the fuel level sensor 133 as shown in the figure. Since the liquid level fluctuation is a vibration, it continues for a predetermined time while being attenuated as shown in the figure with the vibration force received at the timing D. Along with this, evaporation of fuel is promoted by the reason described with reference to FIG. 6, the pressure of the fuel tank rises with a predetermined delay, and when the shaking converges, it stabilizes.

圧力の上昇度合いは、図4で説明したように、燃料タンク110が閉空間であるときに大きく、また前述の閉空間中の気体の体積が小さいほど大きい。ここで、パージバルブ139の作動状態と閉空間中の気体の体積は、前述したように、コントロールユニット160にとって既知であるため、図7に示すようなタンク内圧力を測定することで、発生したガソリンの蒸発量を知ることができる。   As described with reference to FIG. 4, the degree of pressure increase is large when the fuel tank 110 is in a closed space, and is larger as the volume of gas in the closed space is smaller. Here, since the operation state of the purge valve 139 and the volume of gas in the closed space are known to the control unit 160 as described above, the generated gasoline is measured by measuring the tank internal pressure as shown in FIG. You can know the amount of evaporation.

以上説明した現象を利用して燃料の蒸発特性を検知し、リーク判定を行う装置を、図8を用いて説明する。液面揺れレベル判定手段201は、燃料タンク110の燃料液面の変動を検出する液面変動検出手段であり、燃料レベルセンサ133からの入力、あるいは間接的には車両の速度から、図7で説明したような液面の揺れレベルを測定する。これは、揺れの大きさ、周期、揺れが持続した時間などで、揺れの規模を定量的に測定するものである。   An apparatus for detecting the fuel evaporation characteristic using the phenomenon described above and performing a leak determination will be described with reference to FIG. The liquid level fluctuation level determining means 201 is a liquid level fluctuation detecting means for detecting the fluctuation of the fuel liquid level in the fuel tank 110. From the input from the fuel level sensor 133 or indirectly from the speed of the vehicle, FIG. Measure the liquid level as explained. This is a quantitative measure of the magnitude of shaking, such as the magnitude, period, and duration of shaking.

蒸気発生量推定手段202は、液面揺れレベル判定手段201で測定した揺れの規模をもとに、大気圧、外気温などの情報から、その時点のガソリンがおかれている環境での、ある基準となる組成のガソリン蒸発特性におけるガソリン蒸発量の推定値を算出する。
蒸気発生量測定手段203は、図7に示されている特性を利用して、タンク内圧力と、その時点でのパージバルブの作動状態から、実際に発生したガソリン蒸発量を測定する。
The steam generation amount estimation means 202 is based on the magnitude of the shaking measured by the liquid level fluctuation level judgment means 201 and is in an environment where gasoline at that time is placed from information such as atmospheric pressure and outside temperature. An estimated value of gasoline evaporation in the gasoline evaporation characteristics of the reference composition is calculated.
The steam generation amount measuring means 203 uses the characteristics shown in FIG. 7 to measure the actually generated gasoline evaporation from the tank internal pressure and the purge valve operating state at that time.

燃料性状判定手段204は、蒸気発生量推定手段202によるガソリン蒸発量の推定値と蒸気発生量測定手段203によるガソリン蒸発量の測定値をもとに、その時点のガソリンの蒸発特性である燃料性状を判定する。すなわち、蒸気発生量推定手段202での演算結果は基準の組成での蒸発量であり、蒸気発生量測定手段203での演算結果の比を取るなど比較を行えば、該燃料性状を知ることができる。   The fuel property determining means 204 is based on the estimated value of the gasoline evaporation amount by the steam generation amount estimating means 202 and the measured value of the gasoline evaporation amount by the steam generation amount measuring means 203, and is a fuel property that is the evaporation characteristic of gasoline at that time. Determine. That is, the calculation result in the steam generation amount estimation means 202 is the evaporation amount at the reference composition, and the fuel properties can be known by making a comparison such as taking the ratio of the calculation results in the steam generation amount measurement means 203. it can.

リーク診断結果記録手段205は、図4で説明したような故障を診断する制御でのタンク内圧力の挙動を記憶している。リーク診断とは、図4で説明した燃料タンク他の漏れの有無、程度を診断する制御、すなわちリークを診断する制御の名称であり、入力のリーク診断ステータスとは、図4で示すA、B、Cのタイミングで遷移する制御のステータスのことである。   The leak diagnosis result recording means 205 stores the behavior of the tank internal pressure in the control for diagnosing the failure as described with reference to FIG. The leak diagnosis is the name of the control for diagnosing the presence or absence of the fuel tank or the like described in FIG. 4, that is, the control for diagnosing the leak, and the input leak diagnosis status is A, B shown in FIG. , C is a control status that transitions at the timing of C.

リーク判定手段206は、燃料性状判定手段204とリーク診断結果記録手段205の結果を受けて、記録しているタンク内圧力挙動が、ガソリン蒸発による変化であるか、漏れによる圧力変化であるかを判別し、リークを判定する。   The leak determination means 206 receives the results of the fuel property determination means 204 and the leak diagnosis result recording means 205, and determines whether the recorded tank pressure behavior is a change due to gasoline evaporation or a pressure change due to leak. Discriminate and determine leaks.

また、リーク診断結果記録手段205は、診断制御中の蒸気発生推定量も蒸気発生量推定手段202の結果から記憶する。これにより、リーク判定手段206では、スロッシュによるガソリン蒸発による圧力変化も、漏れによる圧力変化と区別できる。   The leak diagnosis result recording unit 205 also stores the estimated steam generation amount during the diagnostic control from the result of the steam generation amount estimation unit 202. Thereby, in the leak determination means 206, the pressure change by gasoline evaporation by slosh can also be distinguished from the pressure change by leak.

以上、説明したように、液面揺れが発生したときのタンク内圧力挙動を利用してガソリンの蒸発の挙動をその場の条件で測定することができ、もってリーク診断を精度よく行うことができる。   As described above, the behavior of gasoline evaporation can be measured on the spot using the pressure behavior in the tank when the liquid level fluctuation occurs, so that the leak diagnosis can be performed accurately. .

以下に、燃料性状判定の詳細について説明する。
図9は、燃料液面の揺れを燃料レベルセンサにより検出したときの挙動を示したものである。燃料の液面は、車両の加減速によって、図に示すように振動し、減衰して静定する。
Details of the fuel property determination will be described below.
FIG. 9 shows the behavior when the fuel level fluctuation is detected by the fuel level sensor. The liquid level of the fuel vibrates as shown in FIG.

かかる挙動の最大値と最小値のピークホールドを行い、図中の丸印の点をサンプリング値として測定する。そして、各サンプリング値を最大値、最小値の履歴として記憶しておく。さらに、各最大値、最小値を記録した時刻をそれそれ併せて記憶しておく。サンプリングの処理は、燃料液面の揺れが図のように収束したことを判定し、停止させる。   The peak hold of the maximum value and the minimum value of such behavior is performed, and the circled points in the figure are measured as sampling values. Each sampling value is stored as a history of the maximum value and the minimum value. Further, the time when each maximum value and minimum value are recorded is stored together. In the sampling process, it is determined that the fluctuation of the fuel liquid level has converged as shown in the figure, and is stopped.

このようにして求めた各サンプリング値から、図のように燃料液面の揺れを振れ幅、周期で捉えることができる。すると、振動のエネルギは、振幅の2乗に比例し、周期の逆数である振動数の2乗に比例するから、該触れ幅の2乗と、該周期の逆数の2乗を積算すれば、液面揺れのエネルギを求めることができる。   From each sampling value obtained in this way, the fluctuation of the fuel level can be grasped by the amplitude and period as shown in the figure. Then, since the vibration energy is proportional to the square of the amplitude and proportional to the square of the frequency that is the reciprocal of the period, if the square of the touch width and the square of the reciprocal of the period are integrated, The energy of the liquid level fluctuation can be obtained.

図6で説明したように、振動のエネルギと燃料の蒸発量には、燃料の性状、大気圧、温度を中間パラメータとする相関があるから、ある基準の燃料性状、大気圧、温度における燃料の蒸発量を求めることができる。さらに、実条件での大気圧、温度は各々を計測すれば求めることができるから、実条件における、ある基準の燃料性状における燃料の蒸発量を推定することができる。以上説明した処理は、図8の液面揺れレベル判定手段201、蒸気発生量推定手段202によって行われる。   As described with reference to FIG. 6, there is a correlation between the vibration energy and the fuel evaporation amount with the fuel properties, atmospheric pressure, and temperature as intermediate parameters. The amount of evaporation can be determined. Furthermore, since the atmospheric pressure and temperature under actual conditions can be obtained by measuring each, it is possible to estimate the amount of fuel evaporation under a certain standard fuel property under actual conditions. The processing described above is performed by the liquid level fluctuation level determination unit 201 and the steam generation amount estimation unit 202 in FIG.

図10は、振動エネルギの算出を行う処理ブロックを示している。液面揺れ発生判定手段301は、液面の単位時間当りの変化量が所定量以上発生したかを監視し、液面揺れの発生を判定する。
ピーク検出手段302は、液面揺れ発生を判定している間、図9で説明した液面の最大値と最小値のピークホールドを行う。揺れ幅演算手段303は、ピーク検出手段302によって検出された液面の最大値と最小値より揺れ幅を演算し、周期演算手段304は同じく振れの周期を求める。
振動エネルギ算出手段305は、図9の説明で述べたように、揺れ幅と振れの周期より、振動のエネルギを算出する。
FIG. 10 shows a processing block for calculating vibration energy. The liquid level fluctuation occurrence determination means 301 monitors whether or not the amount of change in the liquid level per unit time has occurred by a predetermined amount or more, and determines the occurrence of liquid level fluctuation.
The peak detection unit 302 performs the peak hold of the maximum value and the minimum value of the liquid level described with reference to FIG. 9 while determining the occurrence of the liquid level fluctuation. The swing calculation unit 303 calculates the swing range from the maximum and minimum values of the liquid level detected by the peak detection unit 302, and the cycle calculation unit 304 similarly determines the swing cycle.
As described in the description of FIG. 9, the vibration energy calculation unit 305 calculates vibration energy from the swing width and the swing cycle.

ここで、各手段による演算タイミングは、液面揺れ発生判定中、液面揺れ発生判定手段301で複数のピーク値を保持し、液面揺れ判定終了後に、揺れ幅演算手段303、周期演算手段304、振動エネルギ算出手段305による演算を一括して実行してもよいし、ピーク検出手段302によって1周期分の最大値ピークと最小値ピークを測定したタイミングで、揺れ幅演算手段303、周期演算手段304、振動エネルギ算出手段305による演算を実行し、液面揺れ判定終了時に振動エネルギを確定するようにしてもよい。   Here, the calculation timing by each means is that the liquid level fluctuation occurrence determination unit 301 holds a plurality of peak values during the liquid level fluctuation occurrence determination, and after the liquid level fluctuation determination is completed, the fluctuation width calculation unit 303 and the period calculation unit 304. The calculation by the vibration energy calculation unit 305 may be executed in a lump, or at the timing when the peak detection unit 302 measures the maximum value peak and the minimum value peak for one cycle, the swing width calculation unit 303, the period calculation unit 304, the calculation by the vibration energy calculating means 305 may be executed to determine the vibration energy at the end of the liquid level fluctuation determination.

図11は、図9での説明における振動エネルギを求める処理を処理フローで表したものである。まず、ステップ401で、液面の最大値と最小値を検出(ピーク検出)を行う。ステッ402では、ピーク値の最大値と最小値の差から振れ幅を求める。ここで、振動の振幅は振れ幅の約2分の1となるが、ここではエネルギの絶対量は必ずしも必要でなく、燃料の蒸発量を求めるのであるから、振れ幅で処理することが可能であり、その方が演算を単純化できる。ステップ404では、振れ幅を2乗し、1周期毎に積算する。   FIG. 11 shows a process flow for obtaining the vibration energy in the description of FIG. First, in step 401, the maximum value and the minimum value of the liquid level are detected (peak detection). In step 402, the fluctuation width is obtained from the difference between the maximum value and the minimum value of the peak value. Here, the amplitude of vibration is about one-half of the amplitude of vibration, but the absolute amount of energy is not necessarily required here, and the amount of fuel evaporation is obtained, so it is possible to process with the amplitude of vibration. Yes, it can simplify the operation. In step 404, the amplitude is squared and integrated every cycle.

一方、ステップ403では、前回最大値サンプリング時刻と今回最大値サンプリング時刻との差を求める。この値は振動の周期である。ステップ405では、周期分の1を2乗し、ステップ404と同様に1周期毎に積算する。
ステップ406では、ステップ404とステップ405で求めた結果を合計し振動エネルギを算出する。振動エネルギは、1回の液面揺れ判定毎に1つの値を求める。
以上説明した処理は、図8の液面揺れレベル判定手段201と蒸気発生量推定手段202によって行われる。
On the other hand, in step 403, the difference between the previous maximum value sampling time and the current maximum value sampling time is obtained. This value is the period of vibration. In step 405, 1 of the period is squared and integrated in every period as in step 404.
In step 406, the vibration energy is calculated by adding the results obtained in steps 404 and 405. For the vibration energy, one value is obtained for each liquid level fluctuation determination.
The processing described above is performed by the liquid level fluctuation level determination unit 201 and the steam generation amount estimation unit 202 in FIG.

図8の蒸気発生量測定手段203による蒸気発生量測定法を、図12を参照して説明する。図12に示されているタイミングG、Hは、液面揺れ発生と終了のタイミングであり、前述した振動エネルギの算出は、タイミングHで行う。その一方、タンク内の圧力を観察しておくようにする。図中のJのタイミングからベーパが発生し始めるため、タンク内圧力が上昇を始めが、その後のタイミングKにおいて圧力変動発生を判定する。圧力値が有意に変化していることで、圧力変動が発生したことを判定するためで、微小な圧力変化を圧力変動と判定することによる、誤判定を防止するためのものである。   A steam generation amount measuring method by the steam generation amount measuring means 203 in FIG. 8 will be described with reference to FIG. Timings G and H shown in FIG. 12 are timings of occurrence and end of liquid level fluctuation, and the above-described calculation of vibration energy is performed at timing H. On the other hand, the pressure in the tank is observed. Since the vapor begins to be generated from the timing J in the figure, the pressure in the tank starts to rise, but the occurrence of pressure fluctuation is determined at the subsequent timing K. This is to determine that a pressure fluctuation has occurred due to a significant change in the pressure value, and to prevent misjudgment caused by determining a minute pressure change as a pressure fluctuation.

そして、このタイミングKでのタンク内圧力を記憶するようにする。その後、タンク内圧力は上昇を続けやがて収束するが、単位時間中の圧力変化が所定範囲内となった時点で、圧力変動の終了を判定する。これは、図中のLのタイミングである。   Then, the tank internal pressure at this timing K is stored. Thereafter, the pressure in the tank continues to rise and then converges, but when the pressure change during the unit time falls within a predetermined range, the end of the pressure fluctuation is determined. This is the timing of L in the figure.

そして、タイミングKとタイミングLでのタンク内圧力測定値から、図中に示す圧力差ΔPを求めることができる。この圧力差ΔPはベーパ発生による圧力上昇の値を示している。パージバルブ139の作動状態と閉空間中の気体の体積は、前述したようにコントロールユニット160にとって既知であるため、圧力差ΔPより発生したガソリンの蒸発量を算出することができる。   Then, the pressure difference ΔP shown in the figure can be obtained from the measured pressure in the tank at the timing K and the timing L. This pressure difference ΔP indicates the value of the pressure increase due to vapor generation. Since the operating state of the purge valve 139 and the volume of gas in the closed space are known to the control unit 160 as described above, the amount of gasoline evaporation generated from the pressure difference ΔP can be calculated.

ドレーンカットバルブ137が開状態であって、かつ燃料タンク110とキャニスタ136の間の配管135の通気抵抗が小さい場合には、図12で説明したような圧力上昇が生じにくい。なぜならば、燃料タンク110で発生したベーパは配管135を通じてキャニスタ136へ容易に流入し、燃料タンク110の圧力を上昇させることはないからである。   When the drain cut valve 137 is in the open state and the ventilation resistance of the pipe 135 between the fuel tank 110 and the canister 136 is small, the pressure rise as described with reference to FIG. This is because the vapor generated in the fuel tank 110 easily flows into the canister 136 through the pipe 135 and does not increase the pressure in the fuel tank 110.

かかる場合において、圧力変動を計測したい場合の対応法を、図13を用いて説明する。図中のMのタイミングにおいて、燃料液面の揺れを検出することができるので、それと同時にドレーンカットバルブ137を閉とし、かつキャニスタパージ制御を停止してパージバルブ139を閉とする。   In such a case, a corresponding method for measuring pressure fluctuation will be described with reference to FIG. Since the fuel level fluctuation can be detected at the timing M in the figure, the drain cut valve 137 is closed at the same time, and the canister purge control is stopped and the purge valve 139 is closed.

これにより、燃料タンク110を中心とする空間は閉空間となり、燃料タンク110で発生したベーパは注入する先がなくなるので、燃料タンク110の内圧は図のように上昇する。燃料液面の揺れが収束し、タンク内圧力の変動がそれに従って収束すると、この状態は前述のように検出することができるので、図中のNのタイミングにおいてドレーンカットバルブ137の閉を解除し、またキャニスタパージ制御の停止を解除する。ここで、該処理を実行するか否かの判定は、パージ制御を中断する跳ね返りと、燃料性状の推定の重要度、優先度から判断すればよい。   As a result, the space around the fuel tank 110 becomes a closed space, and the vapor generated in the fuel tank 110 has no destination for injection, so the internal pressure of the fuel tank 110 rises as shown in the figure. When the fluctuation of the fuel level converges and the fluctuation of the tank pressure converges accordingly, this state can be detected as described above, so that the drain cut valve 137 is released from closing at the timing N in the figure. Also, the stop of the canister purge control is released. Here, the determination as to whether or not to execute the processing may be made based on the rebound to interrupt the purge control, the importance of the fuel property estimation, and the priority.

その判断処理の一例を図14に示す。ステップ501で、車両の運転開始からその時点までにキャニスタ137を介してエンジン100に吸入したキャニスタ137のパージガス量の累積値を演算する。該値が小さいときには、キャニスタ137に吸着している蒸発ガソリンを十分に脱離、すなわちパージしていない状態を表す。   An example of the determination process is shown in FIG. In step 501, the cumulative value of the purge gas amount of the canister 137 sucked into the engine 100 via the canister 137 from the start of operation of the vehicle to that time is calculated. When the value is small, it represents a state where the evaporated gasoline adsorbed on the canister 137 is not sufficiently desorbed, that is, not purged.

ステップ502では、累積パージ率を受け、推定優先度を判断するためのスライスレベルを検索する。該スライスレベルは累積パージ量が小さいほど小さい値を取るよう設定する。続いてステップ504では、スライスレベル値に車両運転開始からその時点までに燃料性状の推定を実行した回数を乗じる演算を行う。   In step 502, a slice level for judging the estimated priority is searched based on the cumulative purge rate. The slice level is set to take a smaller value as the cumulative purge amount is smaller. Subsequently, in step 504, a calculation is performed by multiplying the slice level value by the number of times the fuel property has been estimated from the start of vehicle operation to that point.

一方、ステップ503では、吸入空気量Qaと、その時点での目標のパージ率を乗じる演算を行う。目標パージ率とは吸入空気量とパージガスの量比であり、該乗算結果は、目標のパージガス量を表す。   On the other hand, in step 503, a calculation is performed by multiplying the intake air amount Qa by the target purge rate at that time. The target purge rate is the ratio of the intake air amount to the purge gas, and the multiplication result represents the target purge gas amount.

そして、ステップ505では、ステップ504の演算結果とステップ503の演算結果同士の大小関係を比較する。すなわち、累積パージ量が小さいほど、燃料性状の推定回数が少ないほど、目標のパージ量が少ないほど、燃料性状の推定動作を実行する要求が生じやすいようにしている。該要求が成立しているときに、燃料液面の揺れが発生すると、図13で説明した動作を行うようにする。   In step 505, the magnitude relationship between the calculation result in step 504 and the calculation result in step 503 is compared. That is, the smaller the cumulative purge amount, the smaller the estimated number of fuel properties, and the smaller the target purge amount, the more easily a request for executing the fuel property estimation operation is generated. If the fuel level fluctuation occurs when the request is satisfied, the operation described with reference to FIG. 13 is performed.

次に、図8の燃料性状判定手段204による燃料性状判定処理の詳細を、図15を参照して説明する。まず、ステップ601で、図6で説明した現象をもとに、振動エネルギから燃料の蒸発量を推定する。その手法は、図示のような振動エネルギ−蒸気圧特性によるテーブル検索が考えられる。かく求めた蒸発量は単位面積あたりのものであるため、ステップ602で、表面積と乗じる。燃料液面の表面積は、燃料残量が分れば、タンクの形状毎に知ることができる。かかる処理により、標準状態における燃料蒸発量の推定値を求めることができる。   Next, details of the fuel property determination process by the fuel property determination means 204 of FIG. 8 will be described with reference to FIG. First, in step 601, the amount of fuel evaporation is estimated from vibration energy based on the phenomenon described in FIG. As the method, a table search based on vibration energy-vapor pressure characteristics as shown in the figure can be considered. Since the evaporation amount thus obtained is per unit area, it is multiplied by the surface area in step 602. The surface area of the fuel level can be known for each tank shape if the remaining amount of fuel is known. By such processing, an estimated value of the fuel evaporation amount in the standard state can be obtained.

ステップ603では、その時点での大気圧とタンクの温度から、燃料蒸発量の温度、大気圧の補正係数を求める。この補正係数は、標準状態に対する燃料蒸発量の割合を表す。図に示す例では、マップ検索で求めるようにしている。他に、計算式から求める方法も考えられる。
したがって、ステップ604にて、標準状態蒸発量とステップ603で求めた結果を乗じると、標準の燃料性状における気体の体積変化の推定値を求めることができる。
In step 603, the temperature of the fuel evaporation amount and the correction coefficient for the atmospheric pressure are obtained from the atmospheric pressure and the tank temperature at that time. This correction coefficient represents the ratio of fuel evaporation to the standard state. In the example shown in the figure, it is obtained by map search. In addition, a method of obtaining from a calculation formula is also conceivable.
Therefore, by multiplying the standard state evaporation amount and the result obtained in step 603 at step 604, an estimated value of the volume change of the gas in the standard fuel property can be obtained.

一方、ステップ605では、図12で説明した手法によって測定した圧力の変化量と、タンク内の空間容積を乗じることにより、実際に生じた体積変化、すなわち、ベーパの発生量の測定値を求めることができる。   On the other hand, in step 605, the actual change in volume, that is, the measured value of the amount of vapor generated is obtained by multiplying the amount of change in pressure measured by the method described in FIG. 12 and the space volume in the tank. Can do.

以上の処理により、液面の揺れが生じた現象を観察することで、標準の燃料性状における気体の体積変化の推定値と、実際に生じた気体の体積変化の推定値を求めることができた。   By observing the phenomenon that the liquid level fluctuated by the above processing, we were able to obtain the estimated value of the gas volume change in the standard fuel properties and the estimated value of the actual gas volume change. .

ステップ606では、標準の燃料性状における気体の体積変化の推定値と、実際に生じた気体の体積変化の推定値の比を求める。この比は、その時点の燃料の、標準の燃料に対する蒸発のしやすさを示す指標であり、すなわち燃料性状である。   In step 606, the ratio of the estimated value of the gas volume change in the standard fuel property and the estimated value of the actually generated gas volume change is obtained. This ratio is an index indicating the easiness of evaporation of the fuel at that time with respect to the standard fuel, that is, the fuel property.

図8の液面揺れレベル判定手段201に車速を入力している理由について、図16を用いて説明する。車速、すなわち車両の速度は、車輪の回転速度を計測するなどして測定できるが、車速を微分すれば、具体的には、所定時間での車速の変化を計算すれば、車両の前後方向の加速度を知ることができる。   The reason why the vehicle speed is input to the liquid level fluctuation level determination means 201 in FIG. 8 will be described with reference to FIG. The vehicle speed, i.e., the vehicle speed, can be measured by measuring the rotational speed of the wheel, etc., but if the vehicle speed is differentiated, specifically, if the change in the vehicle speed over a predetermined time is calculated, You can know the acceleration.

燃料タンク110内の燃料は、前後加速度で液面揺れを起こす。液面揺れの程度は、加速度と、燃料タンクの形状によっては燃料残量により一義的に定まる。したがって、液面揺れの振動エネルギも、加速度と燃料残量から求めることができる。   The fuel in the fuel tank 110 undergoes liquid level fluctuation with longitudinal acceleration. The degree of the liquid level fluctuation is uniquely determined by the acceleration and the remaining amount of fuel depending on the shape of the fuel tank. Therefore, the vibration energy of the liquid level fluctuation can also be obtained from the acceleration and the remaining amount of fuel.

図11は、その一例を示したものである。加速度が微小の場合には、振動エネルギは大きくないが、所定値より加速度が大きくなると、比例的に振動エネルギが増加する。さらに、加速度が所定値より大きくなると、与えられる液面揺れ量が物理的に制限されだすため、振動エネルギの増加は緩やかになる。また、前述したように、燃料タンク110の形状によって、液面の揺れが発生する自由度が異なるから、図中の特性Ea、Ebのように、燃料残量によって振動エネルギに差が生じている。例えば、燃料残量が容量全量に近いときには、液面揺れの自由度が小さくなる。   FIG. 11 shows an example thereof. When the acceleration is very small, the vibration energy is not large, but when the acceleration is larger than a predetermined value, the vibration energy increases proportionally. Furthermore, when the acceleration is greater than a predetermined value, the amount of liquid level fluctuation to be applied is physically limited, so that the increase in vibration energy becomes moderate. Further, as described above, the degree of freedom in which the fluctuation of the liquid level is generated varies depending on the shape of the fuel tank 110, so that there is a difference in vibration energy depending on the remaining amount of fuel as in the characteristics Ea and Eb in the figure. . For example, when the remaining amount of fuel is close to the total capacity, the degree of freedom of liquid level fluctuation is reduced.

また、本実施例では、加速側と減速側の振動エネルギ感度が等しい場合の例を示しているが、燃料タンクの形状が前後方向に対象でない場合には、加速側と減速側に異なる特性となる場合もある。   In this embodiment, an example in which the vibration energy sensitivity on the acceleration side and the deceleration side is the same is shown. However, when the shape of the fuel tank is not the target in the front-rear direction, the characteristics on the acceleration side and the deceleration side are different. Sometimes it becomes.

以上の説明から理解されるとおり、車速から車両の前後方向の加速度を検出することで、燃料液面の振動エネルギを求めることができる。したがって、図9で説明した液面揺れレベルの測定に加え、車両の前後方向の加速度で、燃料液面の振動エネルギをより正確に検定できる。具体的には、両測定値のいずれかを、他方の上下限リミッタ値として設定する、両測定値の平均値を求める、両測定値にそれぞれ重みを付けて平均値を求める、などが考えられる。   As understood from the above description, the vibration energy of the fuel level can be obtained by detecting the longitudinal acceleration of the vehicle from the vehicle speed. Therefore, in addition to the measurement of the liquid level fluctuation level described with reference to FIG. 9, the vibration energy of the fuel liquid level can be more accurately verified by the acceleration in the longitudinal direction of the vehicle. Specifically, one of the two measured values is set as the other upper / lower limit value, the average value of both measured values is obtained, the average value is obtained by weighting both measured values, and the like. .

以上は、車両の前後方向の加速度を測定する方法についての説明であるが、車両の左右方向の加速度についても同様の手法を用いることができる。車両の左右加速度は、主に車両の旋回によって生じるものであるから、車速と、ステアリングの舵角から、左右加速度を求め、以下は上述の通り振動エネルギを求める。この場合、加速度と液面揺れの感度は、図16で説明したような前後方向の感度とは異なる特性となるのが一般的である。   The above is the description of the method for measuring the acceleration in the longitudinal direction of the vehicle, but the same method can be used for the acceleration in the lateral direction of the vehicle. Since the lateral acceleration of the vehicle is mainly caused by turning of the vehicle, the lateral acceleration is obtained from the vehicle speed and the steering angle of the steering, and the vibration energy is obtained as described above. In this case, the acceleration and the liquid level fluctuation sensitivity are generally different from the longitudinal sensitivity as described with reference to FIG.

また、車両の横すべり防止などの姿勢制御で、車両の挙動を検出し、制御するシステムの場合には、その情報を入力として左右方向の加速度を検出することも可能である。例えば、ヨーレイトの検出値から左右加速度を求めるといったことである。   Further, in the case of a system that detects and controls the behavior of the vehicle by attitude control such as prevention of a side slip of the vehicle, it is also possible to detect the acceleration in the left-right direction using that information as an input. For example, the lateral acceleration is obtained from the detected value of the yaw rate.

さらに、車両の上下方向の加速度についても、同様の手法を用いることができる。例えば、悪路などで、車両の上下方向に加速度が与えられる場合は、エンジンの回転挙動等にその影響が現れる。例えば、回転変動を検出し、失火診断を行う場合には、誤診断を防止するため、悪路判定を行っているため、この情報を利用し、車両の上下方向の加速度を検出することが可能である。検出した車両の加速度を用いる処理は前述のとおりである。   Further, the same method can be used for the vertical acceleration of the vehicle. For example, when acceleration is given in the vertical direction of the vehicle on a bad road, the influence appears on the rotational behavior of the engine. For example, when detecting rotational fluctuations and making misfire diagnosis, since bad road determination is performed to prevent misdiagnosis, this information can be used to detect vertical acceleration of the vehicle It is. The process using the detected acceleration of the vehicle is as described above.

以上説明した方法で、燃料性状を判定することができるので、リーク診断において、図4のタイミングBからタイミングCの間で発生する燃料蒸発量を推定することができる。すなわち、燃料性状と、燃料温度と、燃料レベルと、大気圧が既知なので、単位時間あたりの蒸発量を、前述のように求めることができる。   Since the fuel property can be determined by the method described above, the amount of fuel evaporation generated between the timing B and the timing C in FIG. 4 can be estimated in the leak diagnosis. That is, since the fuel property, fuel temperature, fuel level, and atmospheric pressure are known, the evaporation amount per unit time can be obtained as described above.

したがって、図4のタイミングBからタイミングCの間の燃料蒸発による圧力変化を求めることができる。例えば、図17で、同じ燃料温度と、燃料レベルと、大気圧において、重質の燃料と軽質の燃料では、それぞれ特性Pfa、Pfb、Pfcを取るが、本圧力挙動を推定できる。   Therefore, it is possible to obtain a change in pressure due to fuel evaporation between timing B and timing C in FIG. For example, in FIG. 17, the characteristics Pfa, Pfb, and Pfc are taken for heavy fuel and light fuel at the same fuel temperature, fuel level, and atmospheric pressure, respectively, but this pressure behavior can be estimated.

したがって、実際の圧力挙動が、軽質燃料において特性Pfaとなったときには、特性Pfbと特性Pfcの差が、漏れにより生じていることになるから、漏れによる圧力変化を分離することができ、漏れの大きさを計算することができる。この処理は、図8のリーク判定手段206が行う。   Therefore, when the actual pressure behavior becomes the characteristic Pfa in the light fuel, the difference between the characteristic Pfb and the characteristic Pfc is caused by the leakage, so that the pressure change due to the leakage can be separated. The size can be calculated. This processing is performed by the leak determination means 206 in FIG.

ここで、図8のリーク判定手段206によるリーク処理を、車両運転終了のタイミングで実行すると、以下に説明する効果がある。図18は、図4で説明した動作を行うリーク診断、加速度の発生により液面揺れが生じたときに実行する前述の性状判定、そして漏れの量を判定するリーク判定のそれぞれが、車両運転中のどのタイミングで発生するかを、パターンA、パターンB、パターンCで表している。車両電源投入は、イグニッションスイッチの投入、断を示している。   Here, if the leak process by the leak determination means 206 in FIG. 8 is executed at the timing of the end of the vehicle operation, the following effects are obtained. FIG. 18 shows the leakage diagnosis for performing the operation described in FIG. 4, the above-described property determination executed when the liquid level fluctuation occurs due to the generation of acceleration, and the leak determination for determining the amount of leakage during vehicle operation. The timing at which the error occurs is represented by pattern A, pattern B, and pattern C. Turning on the vehicle power indicates turning on / off the ignition switch.

いずれのパターンにおいても、リーク判定は、車両電源がONからOFFとなったタイミングで行う。車両電源がOFFされることは、車両運転終了であることを意味し、また、コントロールユニット(150、160)への電源供給は、コントロールユニット自身が制御でき、かつ、判定した結果は電源供給OFF時にも消去されない記憶エリアへ記憶するようにするので、該タイミングでの診断は可能である。   In any pattern, the leak determination is performed at the timing when the vehicle power supply is turned from ON to OFF. When the vehicle power supply is turned off, it means that the vehicle operation has ended, and the power supply to the control unit (150, 160) can be controlled by the control unit itself, and the result of the determination is that the power supply is turned off. Since the data is stored in a storage area that is not erased even at times, diagnosis at this timing is possible.

パターンAとパターンBにおいて、リーク診断と性状判定の順番が前後しても、性状判定の結果と、リーク診断のときの圧力変化と、推定蒸気発生量を記憶しているので、リーク判定を、車両電源がONからOFFとなったタイミングで行うと、リーク判定に必要な情報が揃っているので、正確なリーク判定ができる。   In pattern A and pattern B, even if the order of leak diagnosis and property determination is changed, the result of property determination, the pressure change at the time of leak diagnosis, and the estimated steam generation amount are stored. If it is performed at the timing when the vehicle power supply is turned from ON to OFF, information necessary for the leak determination is prepared, so that accurate leak determination can be performed.

さらに、パターンCでは、液面揺れが発生し、燃料性状判定を行っている最中にリーク診断を実行する場合を示している。本パターンにおいても、パターンA、Bの場合と同様に、リーク判定に必要な情報が揃っているので、正確なリーク判定ができる。   Further, pattern C shows a case where the liquid level fluctuation occurs and the leak diagnosis is executed during the fuel property determination. Also in this pattern, as in the case of patterns A and B, information necessary for leak determination is prepared, so that accurate leak determination can be performed.

すなわち、リーク判定を、車両電源がONからOFFとなったタイミングで行うようにすると、燃料性状判定とリーク診断をその運転中に、順序に関係なく実行すれば、正確なリーク診断を行うことができる。   In other words, if the leak determination is performed at the timing when the vehicle power source is turned from ON to OFF, the accurate leak diagnosis can be performed if the fuel property determination and the leak diagnosis are performed regardless of the order during the operation. it can.

また、以上説明したパターンでは、性状判定、リーク診断とも1回ずつの場合での説明であるが、試行の回数が多いほど判定の精度は増すため、複数回の試行があった場合はそれを統計処理するなどして、リーク判定の精度を向上するのが良い。   In the pattern described above, both the property determination and the leak diagnosis are explained once, but the accuracy of the determination increases as the number of trials increases, so if there are multiple trials, It is preferable to improve the accuracy of leak determination by performing statistical processing or the like.

以上説明した実施例は、液面揺れと燃料蒸発量に精度よい相関がある前提での実施例であるが、液面揺れのレベルによっては、該相関の精度がよくない場合がある。かかる場合には、リーク判定を行わないようにする。具体的には、燃料の温度が高く蒸発燃料の量が多いと考えられるときに、リーク診断中に大きい液面揺れが発生したときには、燃料性状の推定の精度がよくないと考えられるため、かかる場合にはリーク判定を行わないようにする。   The embodiment described above is an example on the premise that there is an accurate correlation between the liquid level fluctuation and the fuel evaporation amount, but the accuracy of the correlation may not be good depending on the level of the liquid level fluctuation. In such a case, the leak determination is not performed. Specifically, when it is considered that the fuel temperature is high and the amount of evaporated fuel is large, if the liquid level fluctuation occurs during the leak diagnosis, it is considered that the accuracy of estimation of the fuel property is not good. In such a case, the leak determination is not performed.

以上説明したように、本発明によれば、燃料の蒸発に関する性状を検出することができるので、検出した性状をエンジン制御に使用することもできる。例えば、エンジンを始動した直後の吸気ポートの温度は高くなっていないため噴射した燃料の蒸発が遅く、良好な燃焼を得るために燃料量を増量して供給するようにしている。このエンジン制御は、コントロールユニット150によって行うことができる。   As described above, according to the present invention, the property related to fuel evaporation can be detected, so that the detected property can be used for engine control. For example, since the temperature of the intake port immediately after starting the engine is not high, evaporation of the injected fuel is slow, and the fuel amount is increased and supplied in order to obtain good combustion. This engine control can be performed by the control unit 150.

必要な燃料量は燃料の蒸発性状により異なり、蒸発しやすい燃料では、より少量の燃料増量で良好な燃焼を得ることができる。かかる場合の必要でない燃料は、結局燃焼することなく排気管から放出されてしまう。したがって、本発明により燃料性状を検出した結果により、エンジン始動直後の燃料増量を調整すれば、排気管から放出する未燃燃料の量を低減することができる。   The amount of fuel required varies depending on the fuel vaporization characteristics, and good combustion can be obtained with a small amount of fuel increase with a fuel that is easily evaporated. Unnecessary fuel in such a case is eventually discharged from the exhaust pipe without burning. Therefore, the amount of unburned fuel released from the exhaust pipe can be reduced by adjusting the fuel increase immediately after engine startup based on the result of detecting the fuel properties according to the present invention.

以上説明した種々の実施例は、本発明を適用する車両の特性にしたがって適用範囲を適宜選定すればよく、より簡略な具体的手段を用いても意図する効果が得られる場合は、簡略化して本発明を適用できる。   The various embodiments described above may be appropriately selected in accordance with the characteristics of the vehicle to which the present invention is applied, and may be simplified if the intended effect can be obtained even by using simpler specific means. The present invention can be applied.

本発明による燃料性状判定装置が適用される車両用エンジンシステムの全体構成を示す構成図。The block diagram which shows the whole structure of the engine system for vehicles to which the fuel-properties determination apparatus by this invention is applied. 図1の車両用エンジンの制御系を示すブロック図。The block diagram which shows the control system of the vehicle engine of FIG. 車両用の燃料タンクおよびそのエバポパージ系の構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure of the fuel tank for vehicles, and its evaporation purge system. ドレーンカットバルブ、パージバルブの制御状態と、それに伴う燃料タンク内の圧力を、時系列に示すタイムチャート。The time chart which shows the control state of a drain cut valve and a purge valve, and the pressure in a fuel tank accompanying it in time series. 燃料の性状(蒸気圧−燃料温度特性)を示すグラフである。It is a graph which shows the property (vapor pressure-fuel temperature characteristic) of a fuel. 燃料の蒸発性状(蒸気圧−振動エネルギ特性)を示すグラフである。It is a graph which shows the evaporation property (vapor pressure-vibration energy characteristic) of a fuel. 燃料液面の揺れとタンク内圧力との関係を示すタイムチャート。The time chart which shows the relationship between the fluctuation | variation of a fuel liquid level, and the pressure in a tank. 本発明による燃料性状判定装置を含むリーク診断系の一実施例を示すブロック図。1 is a block diagram showing an embodiment of a leak diagnosis system including a fuel property determination device according to the present invention. 燃料液面の揺れ特性を示すグラフ。The graph which shows the fluctuation characteristic of a fuel liquid level. 振動エネルギを算出する処理ブロックを示す図。The figure which shows the process block which calculates vibration energy. 振動エネルギを求める処理のフローチャート。The flowchart of the process which calculates | requires vibration energy. 蒸気発生量測定のタイミング等を示すタイムチャート。The time chart which shows the timing etc. of steam generation amount measurement. 燃料タンクの圧力上昇が緩慢の場合の蒸気発生量測定のタイムチャート。Time chart of steam generation measurement when fuel tank pressure rise is slow. 燃料性状の推定を実行する判断を行う処理のブロック図である。It is a block diagram of the process which performs judgment which performs estimation of a fuel property. 燃料性状判定処理を示すブロック図である。It is a block diagram which shows a fuel property determination process. 車両加速度と振動エネルギの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between vehicle acceleration and vibration energy. 燃料蒸発による圧力変化特性を示すグラフである。It is a graph which shows the pressure change characteristic by fuel evaporation. リーク診断と性状判定を行うタイミングパターンを示す図である。It is a figure which shows the timing pattern which performs a leak diagnosis and property determination.

符号の説明Explanation of symbols

100 筒内噴射内燃機関
110 燃料タンク
111 燃料ポンプ
113 高圧燃料ポンプ
114 インジェクタ
133 燃料レベルセンサ
134 圧力センサ
136 キャニスタ
137 ドレーンカットバルブ
139 パージバルブ
150、160 コントロールユニット
201 液面揺れレベル判定手段
202 蒸気発生量推定手段
203 蒸気発生量測定手段
204 燃料性状判定手段
205 リーク診断結果記録手段
206 リーク判定手段
301 液面揺れ発生判定手段
302 ピーク検出手段
303 揺れ幅演算手段
304 周期演算手段
305 振動エネルギ算出手段
100 In-cylinder injection internal combustion engine 110 Fuel tank 111 Fuel pump 113 High-pressure fuel pump 114 Injector 133 Fuel level sensor 134 Pressure sensor 136 Canister 137 Drain cut valve 139 Purge valves 150 and 160 Control unit 201 Liquid level fluctuation level determination means 202 Steam generation amount estimation Means 203 Steam generation amount measuring means 204 Fuel property judging means 205 Leak diagnosis result recording means 206 Leak judging means 301 Liquid surface fluctuation occurrence judging means 302 Peak detecting means 303 Shaking width computing means 304 Period computing means 305 Vibration energy computing means

Claims (5)

車両に搭載された燃料タンクの燃料性状を判定する燃料性状判定装置において、
揮発性の燃料を貯蔵する燃料タンク内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記燃料タンクの燃料液面の変動を検出する液面変動検出手段と、
前記圧力検出手段による圧力検出結果と前記液面変動検出手段による燃料液面の変動の検出結果から前記燃料タンク内の燃料性状を判定する燃料性状判定手段と、
を有することを特徴とする車両の燃料性状判定装置。
In a fuel property determination device for determining the fuel property of a fuel tank mounted on a vehicle,
Pressure detecting means for detecting the pressure in the fuel tank for storing volatile fuel;
A liquid level fluctuation detecting means for detecting a fluctuation in the fuel liquid level of the fuel tank;
Fuel property determination means for determining the fuel property in the fuel tank from the pressure detection result by the pressure detection means and the detection result of the fuel liquid level fluctuation by the liquid level fluctuation detection means;
A vehicle fuel property determination apparatus characterized by comprising:
前記液面変動検出手段による燃料液面の変動の検出結果から燃料の蒸発量を推定する蒸気発生量推定手段と、前記圧力検出手段による圧力検出結果から燃料の蒸発量を測定する蒸気発生量測定手段とを有し、前記燃料性状判定手段は、前記蒸気発生量推定手段による蒸発量推定値と前記蒸気発生量測定手段による蒸発量測定値から燃料性状を判定することを特徴とする請求項1記載の車両の燃料性状判定装置。   Steam generation amount estimation means for estimating the fuel evaporation amount from the detection result of the fuel level fluctuation by the liquid level fluctuation detection means, and steam generation amount measurement for measuring the fuel evaporation amount from the pressure detection result by the pressure detection means The fuel property determination means determines the fuel property from the estimated evaporation amount by the steam generation amount estimation means and the evaporation amount measurement value by the steam generation amount measurement means. The vehicle fuel property determination device according to claim. 請求項1または2記載の車両の燃料性状判定装置による燃料性状の判定結果を用いて燃料系のリークの有無を診断することを特徴とするリーク診断装置。   3. A leak diagnosis apparatus characterized by diagnosing the presence or absence of a leak in a fuel system using a fuel property determination result by the vehicle fuel property determination apparatus according to claim 1 or 2. リークの有無診断を車両運転の終了のタイミングで行うことを特徴とする請求項3記載のリーク診断装置。   4. The leak diagnosis apparatus according to claim 3, wherein the presence / absence diagnosis of a leak is performed at the timing of completion of vehicle operation. 請求項1または2記載の車両の燃料性状判定装置による燃料性状の判定結果を用いて燃料噴射量を補正することを特徴とするエンジン制御装置。   An engine control device that corrects a fuel injection amount using a fuel property determination result obtained by the fuel property determination device for a vehicle according to claim 1.
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