JP2697524B2 - エバポパージシステムの故障診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエバポパージシステムの
故障診断装置に係り、特に内燃機関の蒸発燃料（ベー
パ）をキャニスタ内の吸着剤に吸着させ、吸着された燃
料を所定運転条件下で内燃機関の吸気系へ放出（パー
ジ）して燃焼させるエバポパージシステムの故障診断装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料タンク内で蒸発した燃料（ベーパ）
が大気へ放出されるのを防止するため、各部分を密閉す
ると共に、ベーパを一旦キャニスタ内の吸着剤に吸着さ
せ、車両の走行中に吸着した燃料を吸気系に吸引させて
燃焼させるエバポパージシステムを備えた内燃機関にお
いては、何らかの原因でベーパ通路が破損したり、配管
がはずれたりした場合にはベーパが大気に放出されてし
まい、また吸気系へのパージ通路が閉塞した場合には、
キャニスタ内のベーパがオーバーフローし、キャニスタ
の大気孔より大気にベーパが漏れてしまう。従って、こ
のようなエバポパージシステムの故障発生の有無を診断
することが必要とされる。

【０００３】従来、エバポパージシステムの故障診断装
置として特願平３−３２３３６４号に開示されたものが
ある。この装置は燃料タンクまでのエバポ系に吸気管の
負圧を導入し、所定時間内に導入される負圧値に基づい
てエバポ系に洩れ等の故障が発生していないかを診断し
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来装置では、吸気管
負圧を導入するパージ制御弁の流量公差及びキャニスタ
の圧力損失の変動、及び経時変化等により一定時間内に
燃料タンクへ導入される負圧の大きさが変動する。この
ため、例えばパージ制御弁の流量が大きな場合は導入負
圧が大となって洩れがあっても検出負圧がある程度大き
くなり正常と誤判定し、また流量が小さな場合は導入負
圧が小となって洩れがなくても負圧が小さく故障と誤判
定し、正確な故障判定を行なうことができないという問
題があった。

【０００５】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
キャニスタ側までの導入負圧値から燃料タンクまでの導
入負圧値に対する判定値を生成することにより、パージ
制御弁の流量公差やキャニスタの圧損差や経時変化等の
影響を受けず、常に正確な故障判定が可能なエバポパー
ジシステムの故障診断装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のエバポパージシ
ステムの故障診断装置は、図１に示す如く、燃料タンク
Ｍ１からの蒸発燃料をベーパ通路Ｍ２を通してキャニス
タＭ３内の吸着材に吸着させ、上記のキャニスタ内の吸
着燃料をパージ通路Ｍ４を通して内燃機関の吸気通路Ｍ
６へパージするエバポパージシステムで、上記燃料タン
クまでのエバポ系に負圧導入手段Ｍ７で吸気負圧を導入
して検出したエバポ系の圧力に基づき判定手段Ｍ８で故
障判定を行なうエバポパージシステムの故障診断装置に
おいて、上記ベーパ通路Ｍ２の燃料タンクＭ１側とキャ
ニスタＭ３側との流通を規制する規制手段Ｍ９と、上記
ベーパ通路の規制手段より燃料タンク側及びキャニスタ
側夫々の圧力を別々に検出する圧力検出手段Ｍ１０と、
上記負圧導入手段の負圧導入時に規制手段Ｍ９でベーパ
通路の流通を規制して圧力検出手段で検出したベーパ通
路のキャニスタ側の検出圧力を基に判定値を生成する判
定値生成手段Ｍ１１とを有する。

【０００７】

【作用】規制手段Ｍ９は、上記ベーパ通路Ｍ２の燃料タ
ンクＭ１側とキャニスタＭ３側との流通を規制する。

【０００８】圧力検出手段Ｍ１０は、上記ベーパ通路の
規制手段より燃料タンク側及びキャニスタ側夫々の圧力
を別々に検出する。

【０００９】判定値生成手段Ｍ１１は、上記負圧導入手
段の負圧導入時に規制手段Ｍ９でベーパ通路の流通を規
制して圧力検出手段で検出したベーパ通路のキャニスタ
側の検出圧力を基に判定手段Ｍ８で用いる判定値を生成
する。

【００１０】

【実施例】図２は本発明装置のシステム構成図を示す。
同図中、燃料タンク２１はメインタンク２１ａとサブタ
ンク２１ｂとからなる。サブタンク２１ｂはメインタン
ク２１ａ内にあり、メインタンク２１ａと連通されると
共に、フューエルポンプ２２が配置されている。また、
燃料タンク２１の上部にはロールオーババルブ２３が設
けられている。このロールオーババルブ２３は車両横転
時に燃料が外部へ流出しないようにするために設けられ
ている。

【００１１】フューエルポンプ２２はパイプ２４、プレ
ッシャレギュレータ２５を夫々介して燃料噴射弁２６に
連通されている。プレッシャレギュレータ２５は燃料圧
力を一定にするために設けられており、燃料噴射弁２６
で噴射されない余った燃料をリターンパイプ２７を介し
てサブタンク２１ｂ内に戻す。

【００１２】また、燃料タンク２１のタンク上部はベー
パ通路及び内圧制御弁２９を夫々通してキャニスタ３０
に連通されている。内圧制御弁２９はチェックボール２
９ａとスプリング２９ｂとよりなり、スプリング２９ｂ
がチェックボール２９ａを図中右方向に付勢力を与えて
おり、スプリング２９ｂにより燃料タンク２１内圧力を
所定値（例えば２５０ｍｍＡｑ）以下に保持する。

【００１３】キャニスタ３０は内部に吸着剤として活性
炭３０ａを有し、また外部に開放された大気導入孔３０
ｂが形成されている公知の構成である。

【００１４】また、キャニスタ３０はパージ通路３２
と、電磁弁（ＶＳＶ）であるパージ制御弁３３とを夫々
介して吸気通路３６のスロットルバルブ３５より下流側
位置に連通されている。スロットルバルブ３５の上流側
には空気を濾過して塵埃を除去するエアクリーナ（Ａ
Ｃ）３４が設けられている。

【００１５】スロットルバルブ３５は運転者により操作
されるアクセルペダルの踏込量によって開度が制御され
るバルブで、その開度はスロットルポジションセンサ３
７により検出される。また、燃料温センサ４０は燃料タ
ンク２１内の燃料温度を検出し、吸気温センサ４１は吸
気通路３６内の吸気温度を検出し、燃料残量センサ４２
は燃料タンク２１内の燃料残量を検出して夫々の検出信
号をマイクロコンピュータ３８に供給する。

【００１６】また、燃料タンク２１と内圧制御弁２９と
の間のベーパ通路及び内圧制御弁２９とキャニスタ３０
の間のベーパ通路は電磁弁（ＶＳＶ）であるバイパス制
御弁４５に連通されており、バイパス制御弁４５の開弁
時には内圧制御弁２９をバイパスしてベーパ通路２８は
燃料タンク２１とキャニスタ３０との間を直結する。ま
た、三方切換弁４６には燃料タンク２１と内圧制御弁２
９との間のベーパ通路と、内圧制御弁２９とキャニスタ
３０との間のベーパ通路夫々が接続されると共に、圧力
センサ３１が接続されており、三方切換弁４６はマイク
ロコンピュータ３８の制御によりオン時に燃料タンク２
１側のベーパ通路を圧力センサ３１に接続し、またオフ
時にキャニスタ３０側のベーパ通路を圧力センサ３１に
接続する。圧力センサ３１はシリコンウェーハの歪をブ
リッジ回路で検出する一種の歪ゲージであり、三方切換
弁４６により接続されたベーパ通路の圧力と大気圧との
差圧を測定する。

【００１７】マイクロコンピュータ３８はエバポパージ
システムの制御を司る電子制御装置で、前記圧力変化検
出手段１７及び判定手段１８及び診断期間延長手段２０
を夫々ソフトウェア動作により実現すると共に、異常判
定時は警告灯３９を点灯し、運転者に異常発生を報知さ
せる。

【００１８】マイクロコンピュータ３８は、図３に示す
如き公知のハードウェア構成を有している。同図中、図
２と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略
する。図３において、マイクロコンピュータ３８は中央
処理装置（ＣＰＵ）５０、処理プログラムを格納したリ
ード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）５１、作業領域として
使用されるランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）５
２、エンジン停止後もデータを保持するバックアップＲ
ＡＭ５３、マルチプレクサ付き入力インタフェース回路
５４、入出力インタフェース回路５５及びＡ／Ｄコンバ
ータ５６などから構成されており、それらは双方向のバ
ス５７を介して接続されている。

【００１９】Ａ／Ｄコンバータ５６は圧力センサ３１か
らの圧力検出信号やスロットルポジションセンサ３７か
らの検出信号及び、燃料温センサ、吸気温センサ夫々の
検出信号を入力インタフェース回路５４を通して順次切
換えて取り込み、それをアナログ・ディジタル変換して
バス５７へ順次送出する。入出力インタフェース回路５
５はスロットルポジションセンサ３７からの信号をバス
５７へ送出する一方、燃料噴射弁２６、パージ制御弁３
３、警告灯３９、バイパス制御弁４５、及び三方切換弁
４６へ制御信号を選択的に送出してそれらを制御する。

【００２０】次に図２のシステムの通常のエバポパージ
の作動について説明する。図示しないイグニッションス
イッチがオンとされると、図２のフューエルポンプ２２
の作動によりサブタンク２１ｂ内の燃料が、パイプ２４
を通してプレッシャレギュレータ２５へ吐出され、ここ
で一定圧力にされて燃料噴射弁２６へ送られ、マイクロ
コンピュータ３８からの燃料噴射時間、燃料噴射弁２６
から吸気通路３６へ噴射される。また、余った燃料はリ
ターンパイプ２７を介してサブタンク２１ｂに戻され
る。

【００２１】一方、燃料タンク２１内で発生した蒸発燃
料（ベーパ）は、バイパス制御弁４５が開弁しているた
めベーパ通路２８を通して内圧制御弁２９に到る。ここ
で、タンク内圧が内圧制御弁２９による設定圧力（例え
ば２５０ｍｍＡｑ）より小さいときは、スプリング２９
ｂのばね力によりチェックボール２９ａは図示の位置に
あり、ベーパ通路２８を遮断しているため、蒸発燃料の
キャニスタ３０への送出が阻止される。

【００２２】例えば、機関の冷間始動時は、タンク内圧
は大気圧付近にあり、その直後燃料噴射弁２６による燃
料消費により燃料体積が減少するため、タンク内圧が負
圧に一旦減少する。しかし、その後燃温が排気熱により
徐々に上昇し、蒸発燃料の発生量が増え、タンク内圧は
正圧方向へ上昇していき内圧制御弁２９による設定圧力
に達する。

【００２３】そして、更に蒸発燃料が発生しタンク内圧
が上記設定圧力以上になると、内圧制御弁２９のチェッ
クボール２９ａが図２中、左方向にスプリング２９ｂの
ばね力に抗して押動され、その結果、蒸発燃料はベーパ
通路２８及び内圧制御弁２９を通してキャニスタ３０内
に送り込まれ、内部の活性炭３０ａに吸着される。この
蒸発燃料のキャニスタ３０への送出が行なわれると、タ
ンク内圧は減少し、タンク内圧が上記設定圧以下になる
と、内圧制御弁２９が再び閉弁される。

【００２４】上記のように、ベーパ通路２８や燃料タン
ク２１に洩れがない正常時には、前記したように蒸発燃
料が内圧制御弁２９を通してキャニスタ３０内の活性炭
３０ａに吸着されていく。機関始動直後はパージ制御弁
３３はパージ制御条件が満足されていないので、閉弁さ
れている。

【００２５】上記パージ制御条件はパージにより空燃比
が荒れても、運転性や排気エミッションへの悪影響を極
力小さくできる運転条件であり、例えば機関冷却水温が
所定温度以上、空燃比を目標値とする燃料噴射のフィー
ドバック制御中、吸入空気量が所定値以上、フューエル
カットをしていないなどがあり、これらをすべて満足し
ているときパージ制御条件を満足しているとマイクロコ
ンピュータ３８によって判断される。

【００２６】パージ制御条件が満足していると判定され
たものとすると、マイクロコンピュータ３８はパージ制
御弁３３を開弁する。すると、吸気通路３６の負圧によ
り、大気導入口３０ｂより大気がキャニスタ３０内に導
入され、活性炭３０ａに吸着されている燃料が脱離され
てパージ通路３２及びパージ制御弁３３を夫々通して吸
気通路３６内に蒸発燃料が吸い込まれる。また、活性炭
３０ａは上記の脱離により再生され、次のベーパの吸着
に備える。これにより、パージ流量が徐々に上昇してい
く。

【００２７】次に上記のシステムでマイクロコンピュー
タ３８の実行する故障診断処理について説明する。図４
は故障診断ルーチンの一実施例のフローチャートを示
す。このルーチンは例えば３２msec毎の割込みルーチン
である。

【００２８】同図中、ステップＳ１０では終了フラグが
１にセットされているか否かを判別し、終了フラグ＝１
９場合は処理を終了し、終了フラグ≠１のときステップ
Ｓ１２に進む。なお終了フラグ及び後述の判定カウンタ
は始動時に０にリセットされている。

【００２９】ステップＳ１２では空燃比フィードバック
制御を実行し、かつ冷却水温が８０℃以上であるか等の
故障診断実行条件を満足しているか否かを判別し、満足
していればステップＳ１４に進み、満足していなければ
処理を終了する。

【００３０】ステップＳ１４ではパージ制御弁３３を開
弁（オン）し、次のステップＳ１６で判定カウンタの値
に１を加算する。ステップＳ２０では判定カウンタの値
が所定値ａを越えているか否かを判別し、判定カウンタ
≦ａの場合はステップＳ２２でバイパス制御弁４５を閉
弁（オフ）し、ステップＳ２４で三方切換弁４６をオフ
としてキャニスタ３０側のベーパ通路を圧力センサ３１
に接続する。

【００３１】次にステップＳ２６で判定カウンタの値が
所定値ａとなったか否かを判別し、判定カウンタ≠ａの
場合は処理を終了し、判定カウンタ＝ａの場合はステッ
プＳ２８に進む。所定値ａは機関運転状態が安定するま
での時間に対応した値である。ステップＳ２８では圧力
センサ３１の検出信号に基づいてキャニスタ３０側のパ
ージ負圧Ｐ_OFF を読み込む。この後、ステップ３０でバ
イパス制御弁４５を開弁して燃料タンク２１まで負圧を
導入し、ステップＳ３２で三方切換弁４６をオンして燃
料タンク２１側のベーパ通路を圧力センサ３１に接続す
る。ステップＳ３２の実行後、又はステップＳ２０で判
定カウンタ＞ａの場合はステップＳ３４に進み、判定カ
ウンタの値が所定値ｂ（ｂ＞ａ）を越えたかどうかを判
別し、判定カウンタ≦ｂの場合は処理を終了し、判定カ
ウンタ＞ｂの場合はステップＳ３６に進む。なお、所定
値ｂは診断に要する時間（ｂ−ａ）を設定するための値
である。

【００３２】ステップＳ３６では圧力センサ３１の検出
信号に基づいて燃料タンク２１のタンク内圧Ｐ_ONを読み
込む。

【００３３】次にステップＳ３８でタンク内圧Ｐ_ONがパ
ージ負圧Ｐ_OFF に所定値αを加算した判定値以下かどう
かを判別する。つまり判定値（Ｐ_OFF ＋α）はパージ制
御弁３３及びキャニスタ３０を通して測定したパージ負
圧Ｐ_OFF に応じて設定され、パージ制御弁の流量公差や
キャニスタの圧損差や経時変化の影響を含めてその時々
に応じて設定される値である。

【００３４】ステップＳ３８でＰ_ON≦Ｐ_OFF ＋αの場合
は洩れがないとしてステップＳ４０で警告灯３９を消灯
し、Ｐ_ON＞Ｐ_OFF ＋αの場合は洩れがあるとしてステッ
プＳ４２で警告灯で点灯する。この後、終了フラグを１
にセットして処理を終了する。

【００３５】図５は上記の診断動作のタイミングチャー
トを示す。時点ｔ₀ で始動を開始した後、時点ｔ₁ で故
障診断の実行条件が満足すると判定カウンタの値は図５
（Ａ）に示す如く増加すると共に、パージ制御弁３３が
開弁する。この後判定カウンタの値が所定値ａとなるま
でバイパス制御弁４５及び三方切換弁４６はオフとさ
れ、圧力センサ４５はキャニスタ３０側のベーパ通路に
接続される。判定カウンタの値が所定値ａを越えた時点
ｔ₂ でバイパス制御弁４５及び三方切換弁４６がオンと
され、圧力センサ４５は燃料タンク２１側のベーパ通路
に接続され、判定カウンタの値が所定値ｂを越えた時点
ｔ₃ で故障判定が行なわれる。

【００３６】なお、判定値はパージ負圧Ｐ_OFF に所定値
αを加算する代りに、パージ負圧Ｐ _OFF に所定係数βを
乗算して求めても良く、上記実施例に限定されない。

【００３７】

【発明の効果】上述の如く、本発明のエバポパージシス
テムの故障診断装置によれば、キャニスタ側までの導入
負圧値から燃料タンクまでの導入負圧値に対する判定値
を生成することにより、パージ制御弁の流量公差やキャ
ニスタの圧損差や経時変化等の影響を受けず、常に正確
な故障判定が可能となり、実用上きわめて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本発明のシステム構成図である。

【図３】マイクロコンピュータのハードウェアの構成図
である。

【図４】本発明の故障診断ルーチンの一実施例のフロー
チャートである。

【図５】本発明の動作を説明するための図である。

【符号の説明】

Ｍ１，２１ 燃料タンク Ｍ２，２８ ベーパ通路 Ｍ３，３０ キャニスタ Ｍ４，３２ パージ通路 Ｍ６，３６ 吸気通路 Ｍ７ 負圧導入手段 Ｍ８ 判定手段 Ｍ９ 規制手段 Ｍ１０ 圧力検出手段 Ｍ１１ 判定値生成手段 ２６ 燃料噴射弁 ２９ 内圧制御弁 ３１ 圧力センサ ３３ パージ制御弁 ３８ マイクロコンピュータ ３９ 警告灯 ４５ バイパス制御弁 ４６ 三方切換弁

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料タンクからの蒸発燃料をベーパ通路
   を通してキャニスタ内の吸着材に吸着させ、上記のキャ
   ニスタ内の吸着燃料をパージ通路を通して内燃機関の吸
   気通路へパージするエバポパージシステムで、 上記燃料タンクまでのエバポ系に負圧導入手段で吸気負
   圧を導入して検出したエバポ系の圧力に基づき故障判定
   を行なうエバポパージシステムの故障診断装置におい
   て、 上記ベーパ通路の燃料タンク側とキャニスタ側との流通
   を規制する規制手段と、 上記ベーパ通路の規制手段より燃料タンク側及びキャニ
   スタ側夫々の圧力を別々に検出する圧力検出手段と、 上記負圧導入手段の負圧導入時に規制手段でベーパ通路
   の流通を規制して圧力検出手段で検出したベーパ通路の
   キャニスタ側の検出圧力を基に判定値を生成する判定値
   生成手段とを有することを特徴とするエバポパージシス
   テムの故障診断装置。